14 비트 분해능을 갖는 2차 Sigma-Delta 변조기 설계를 위한 구성요소의 최대에러 허용 범위 조사 = Investigation of miximum permitted error limits for second order sigma-delta modulator with 14-bit resolution

국문 초록 (Abstract)

저주파의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 sigma-delta 아날로그-디지털 변환기의 이용이 용이하다. 이 변환기는 변조기와 디지털 필터로 구성되는데 여기에서는 변조기에 대해 언급한다. 14비트 분해능을 갖는 2차 sigma-delta 변조기를 설계하기 위한 변조기의 구성요소 즉 연산 증폭기, 적분기, 내부 ADC 및 DAC의 최대 허용 에러 범위를 규정하였다. 이를 위하여 먼저 이상적인 변조기를 모델링하고 다음으로 변조기의 성능을 저하시키는 여러 가지 에러 요인 즉 연산증폭기의 최대 출력 제한, DC 이득, slew rate, 축전기의 불일치에 의한 적분기 이득 에러와 내부 ADC 및 DAC의 에러 등을 이상적인 모델에 적용하여 성능을 검증하였다. 이러한 에러 허용 범위에 대한 조사를 바탕으로 sigma-delta 변조기 설계 시 요구되는 구성 요소의 사양을 결정 할 수 있으며, 제조과정에서 나타나는 에러 성분에 대한 한계를 규정하여 최종 제작될 변조기의 성능을 확신 할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Sigma-delta converter is frequently used for conyerting low-frequency anglog to digital signal. The converter consists of a modulator and a digital filer, but our work is concentrated on the modulator. In this works, to design second-order sigma-dalta modulator with 14bit resolution, we define maximumerror limits of each components (operational smplifier, integrator, internal ADC, and DAC) of modulator. It is first performed modeling of an ideal second-order sigma-delta modulator. This is then modified by adding the non-ideal factors such as limit of op-amp output swing, the finit DC gain of op-amp slew rate, the integrator gian error by the capacitor mismatch, the ADC error by the cmparator offset and the mismatch of resistor string, and the non-linear of DAC. From this modeling, as it is determined the specification of each devices requeired in design and the fabrication error limits, we can see the final performance of modulator.