Design of an Inverter-based 3<SUP>rd</SUP> Order ∆Σ CMOS Modulator using a 1.5 bit Comparator and Analog Adder

Kwang Sub Yoon; Jeong H. Choi

doi:10.5573/JSTS.2018.18.1.049

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저자정보: Kwang Sub Yoon (Inha University) Jeong H. Choi (Silicon Works)

저널정보: 대한전자공학회 JOURNAL OF SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY AND SCIENCE Journal of Semiconductor Technology and Science Vol.18 No.1

발행연도: 2018.2

수록면: 49 - 56 (8page)

DOI: 10.5573/JSTS.2018.18.1.049

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This paper describes an inverter-based third order ∆Σ CMOS modulator with a 1.5 bit comparator and analog adder circuit for audio signal processing on IoT. In order to minimize the power consumption of the proposed modulator, the inverters embedded into integrators and an analog adder are to operate in weak inversion region with analog and digital power supply of 0.8 V and 1.8 V, respectively. The proposed modulator is implemented in an 180 nm standard CMOS process. The core layout area of the delta-sigma modulator occupies 0.36 mm². The measurement results demonstrate peak SNDR of 80.7 dB, ENOB of 13.1 bit, DR of 86.1 dB, analog power dissipation of 28.8 uW, digital power dissipation of 66.6 uW, total power dissipation of 95.4 uW, FOM(walden) of 269 fJ/step, and FOM(schreier) 169.3 dB at sampling frequency of 2.56 MHz and input signal frequency of 2.5 kHz.

#CMOS #inverter #sigma-delta modulator #1.5 bit comparator #analog adder

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J. Zhang, Y. Lian, L. Yao, and B. Shi, A 0.6-V 82- dB 28.6-μW continuous-time audio delta-sigma modulator, IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 46, No. 10, pp. 2326-2335, Oct. 2011. Z. Yang, L. Yao, and Y. Lian, A 0.5-V 35-μW 85- dB DR double-sampled HΣ modulator for audio applications, IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 47, No. 3, pp. 722-735, Mar. 2012. Y. Jung, H. Roh, and J. Roh, “An inputfeedforward multibit adder-less H-Σ modulator for ultrasound imageing systems, IEEE Trans. Instrum. Meas., Vol. 62, No. 8, pp. 2215-2227, Aug, 2013. Y. Chae and G. Han, Low Voltage, low power, inverter-based switched-capacitor delta-sigma modulator, IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 44, no. 2, pp. 458-472, Feb. 2009. H. Luo, Y. Han. X. Liu, and T. Cao, A 0.8-V 230- uW 98-dB DR inverter-based ΣH modulator for audio applications, IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 48, No. 10, pp. 2430-2441, Oct. 2013.

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