طراحی و شبیه سازی مبدل سیگما دلتای فوق کم مصرف با استفاده از تقویت کننده تمام تفاضلی مبتنی بر اینورتر برای کاربرد سمعک دیجیتال

در این مقاله، یک مبدل سیگما-دلتای زمان گسسته فوق کم‌مصرف مرتبه دوم، برای کاربرد سمعک پیشنهاد شده است. در تجهیزات پزشکی مانند سمعک که دایما استفاده می‌شود، طول عمر باتری و مصرف انرژی مورد توجه است. در مبدل های سیگما-دلتای نوعی، ( ota ) بیشترین مصرف را دارند. حذف otaها در مبدلهای سیگما-دلتا همچنان یک چالش محسوب می‌شود. بنابراین مبدلی با یک تقویت کننده مبتنی بر اینورتر دیفرانسیلی کامل خود بایاس با اتلاف توان استاتیک 1.15 میکرووات با ولتاژ تغذیه 1 ولت طراحی شده است. این تقویت کننده مبتنی بر اینورتر، به جای ota در هر دو طبقه مدولاتور استفاده شده است. ساختار این مبدل، فیدبک انتگرالی آبشاری( cifb )، تک حلقه و تک بیتی است. مدولاتور دیفرانسیل پیشنهادی با استفاده از فناوری استاندارد 180 نانومتر cmos طراحی و شبیه سازی شده و مقدار محدوده دینامیکی آزاد کاذب ( sfdr ) و نسبت سیگنال به نویز و اعوجاج ( sndr ) آن به ترتیب برابر با 95.2878 و 64.004 دسیبل بدست آمده است. فرکانس نمونه برداری 2.56 مگاهرتز در نظر گرفته شده و پهنای باند سیگنال ورودی برابر با 10 کیلوهرتز است. این مدولاتور، تنها 5.1091 میکرووات انرژی مصرف می کند و fomw آن برابر با 0.197 پیکوژل در هر گام است.

design and simulation of ultra-low-power sigma-delta converter using the fully differential inverter-based amplifier for digital hearing aids application

in this paper, an ultra-low-power, second-order, discrete-time sigma-delta converter is proposed for hearing aids application. in portable biomedical devices such as hearing aids that permanently use, the battery lifetime and power dissipation are very considerable. in a typical delta-sigma modulator, the operational trans-conductance amplifiers (otas) are the most power-consuming parts. the otas elimination in the converters is now challenging. therefore, the converter with a self-biased fully differential inverter-based amplifier was designed with only 1.15 μw static power dissipation at a 1-volt power supply. the inverter-based amplifier was used instead of the otas in two stages of the modulator. the modulator’s structure is cifb, single-loop, and single bit. the proposed differential modulator was designed and simulated using a standard 180 nm cmos technology, which obtained spurious free dynamic range (sfdr) and signal to noise and distortion ratio (sndr) of 95.2878 db and 64.004 db, respectively. the sampling frequency is considered 2.56 mhz, and the input signal bandwidth is 10khz. the modulator consumes power just about 5.1091 μw, and the walden figure of merit (fomw) achieves 0.197 pj/step.