二阶音频 VCO-ADC：103 dB-A 动态范围与二进制加权内部结构
系统与控制
2024-05-14 v1 系统与控制
摘要
传统 VCO-ADCs 的一个局限性在于只能实现一阶噪声 shaping。True-VCO 架构通过级联多个 VCO 积分器来提升噪声 shaping 阶数，但无需模拟反馈环路。更高的噪声 shaping 阶数可降低输入 VCO 频率，从而在相同动态范围下降低功耗。已有技术的 True-VCO 架构要么使用温度计编码表示状态变量，要么使用单比特。当选用环振荡器作为环路滤波器积分器时，温度计编码是自然的选择。然而，芯片面积限制使得温度计编码的状态变量层数有限。状态变量的层数有限会限制 True VCO-ADCs 的动态范围。本文通过实验演示了一个基于二阶音频 VCO 的 ADC，使用环振荡器作为积分器，但对状态变量采用 Gray 码和二进制编码。由此，True-VCO 架构的复杂度和面积被降低，突破了以往设计限制动态范围的瓶颈。实现的芯片显示出 103 dB 的动态范围，峰值 SNDR 为 76.5 dB-A，功耗为 250 μW，占据 130 nm CMOS 中的 0.095 mm²。
引用
@article{arxiv.2405.07887,
title = {A Second-Order Audio VCO-ADC with 103-dB-A Dynamic Range and Binary-Weighted Internal Architecture},
author = {Victor Medina and Ruben Garvi and Javier Granizo and Pedro Amaral and Luis Hernandez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.07887},
year = {2024}
}
备注
11 pages, 15 figures