Designing delta-sigma ADC for sensor related applications

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Aaltonen, Lasse
dc.contributor.author Dahlbacka, Valtteri
dc.date.accessioned 2017-04-13T10:14:52Z
dc.date.available 2017-04-13T10:14:52Z
dc.date.issued 2017-03-13
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/25109
dc.description.abstract The purpose of this thesis is to introduce a 3rd order delta-sigma ADC that uses 2-bit quantizer. Input signal is located at a narrow band centered around 20kHz. Oversampling rate of the designed modulator is 200. Supply voltage for the system is 1.8V and clock frequency 4MHz. Circuit level modulator is differential with common-mode voltage of 900mV. Project consists of system level design in Matlab/Simulink program as well as circuit level design with Cadence Virtuoso in a 0.18 μm CMOS process. Modulator was implemented as a switched-capacitor circuit and it includes a local feedback loop that moves two of the noise transfer function zeros into the signal frequency. Moving the zeros creates a notch in quantization noise which improves signal-to-noise ratio. Local feedback loop gain was implemented with a separate amplifier in order to keep the modulator's relative capacitor sizes reasonable. Flicker noise was compensated with a correlated double sampling circuit in the first integrator. System performance was analyzed across different temperatures and process corners. In addition to that system robustness was verified with Monte Carlo analysis. Final signal-to-noise ratio was 128.3dB at 19kHz - 21kHz signal band and current consumption was 2.19mA. en
dc.description.abstract Tämän työn tarkoituksena on esitellä 3. asteen delta-sigma AD-muunnin, joka käyttää kaksibittistä kvantisoijaa. Tulosignaali sijaitsee kapealla kaistalla 20kHz:n ympäristössä. Ylinätteistystaajuus on 200-kertainen tulosignaaliin nähden. Systeemin käyttöjännite on 1.8V ja kellotaajuus on 4MHz. Piiritason modulaattori on differentiaalinen ja sen yhteismuotoinen jännite on 900mV. Tämä projekti koostuu systeemitason suunnittelusta Matlab/Simulink -ohjelmassa sekä piiritason suunnittelusta Cadence Virtuosolla 0.18 μm CMOS prosessissa. Modulaattori toteutettiin kytkin-kondensaattori-rakenteella ja se sisältää paikallisen takaisinkytkentäsilmukan, joka siirtää kaksi kohinansiirtofunktion nollaa signaalitaajuudelle. Nollien siirtäminen luo loven kvantisointikohinaan, mikä parantaa signaali-kohinasuhdetta. Paikallisen takaisinkytkentäsilmukan vahvistus toteutettiin erillisellä vahvistimella, jotta modulaattorin kondensaattorien suhteet saatiin pidettyä pienempinä. 1/f-kohinaa kompensoitiin korreloivalla-tuplanäytteistys-piirillä ensimmäisessä integraattorissa. Systeemin suorituskykyä simuloitiin eri lämpötila- ja prosessikulmissa. Systeemin kestävyys varmistettiin Monte Carlo analyysin avulla. Lopullinen signaali-kohinasuhde oli 128.3dB 19kHz - 21kHz taajuusalueella ja virrankulutus 2.19mA. fi
dc.format.extent 59 + 8
dc.language.iso en en
dc.title Designing delta-sigma ADC for sensor related applications en
dc.title Delta-sigma A/D-muuntimen suunnittelu anturisovelluksiin fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword delta-sigma en
dc.subject.keyword sigma-delta en
dc.subject.keyword analog-to-digital en
dc.subject.keyword integrated circuit en
dc.subject.keyword switched-capacitor en
dc.subject.keyword ADC en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201704133542
dc.programme.major Micro- and Nanoelectronic Circuit Design fi
dc.programme.mcode ELEC 3036 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Halonen, Kari
dc.programme NanoRad - Master’s Programme in Nano and Radio Sciences (TS2013) fi
dc.ethesisid Aalto 8566
dc.location P1 fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account