一种采用嵌套斩波技术的Σ－Δ调制器的设计*

胡 斌，徐德辉，熊 斌

(中国科学院上海微系统与信息技术研究所，传感技术联合国家重点实验室，微系统技术国家重点实验室，上海200050)

近年来，IC工艺技术发展的一个重要趋势就是实现智能传感器的集成［1］，而大多数传感器有输出信号小，频率低的特点，这就要求高分辨率的读出电路。在微系统的实现过程中，A/D转换器是必不可少的模块，在众多类型的A/D转换器中，过采样Σ－Δ调制器可达到很高的精度和很好地噪声性能，广泛应用于低频高分辨率的场合，特别是音频和传感器电路。

不考虑电路内部噪声的情况下，过采样Σ－Δ调制器可达到很高的精度而不需严格的片上器件匹配［2］。但在实际应用中，如红外传感器读出电路，电路中的低频噪声(1/f噪声、失调等)严重影响甚至掩盖需要检测的微弱信号。目前消除运算放大器低频噪声的技术可归结为两种:自调零技术和斩波技术。自调零技术［3］是对电路中的噪声采样，然后在整体的输入信号中把噪声减去，通过补偿的方式消除噪声。斩波技术［4］是把输入信号调制到高频，然后进行放大，解调后信号回到基带而噪声被搬移到高频，通过调制解调的方式分离噪声。这两种技术都可以降低低频噪声，但都存在缺陷，自调零技术需要大的电容面积，引入了更多的热噪声，而斩波技术因工艺变化和开关的不理想性，在信号带宽内引入残余失调电压。国内外对低频小信号读出电路有较多研究。柴旭朝等人利用斩波技术设计的微电容读出电路［5］，等效输入噪声为17 nV/Hz1/2。……