본 논문에서는 2 Ms/s의 데이터 rate와 12-비트의 해상도를 갖는 Sigma-delta modulator의 구조를 제안한다. Sigma-delta modulator는 oversampling과 노이즈 shaping의 두 가지 특성으로 인해 낮은 해상도의 A/D 변환기와 결합하여 높은 해상도를 갖는 A/D 변환기의 구현이 가능하다는 장점으로 audio 응용 분야에 널리 사용되어 왔다. 그러나, Sigma-delta modulator를 무선 데이터 통신 등 다양한 응용 분야에서 사용하기 위해서는 좀더 높은 데이터 rate를 갖는 Sigma-delta modulator에 관한 연구가 필요하게 되었다. 본 논문에서 제안한 Sigma-delta modulator 구조는 기존의 64 내지 256의 oversampling비를 16으로 낮추어 sampling을 하여 기존의 수 십에서 수 백 Ks/s정도의 데이터 rate를 1 Ms/s 이상의 높은 데이터 rate에서 동작하도록 하였다. 그리고 두 개의 2차 Sigma-delta modulator를 Cascade 구조로 연결하고, 이득을 최적화하여 4차의 Sigma-delta modulator와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 내부에는 1-비트 A/D, D/A 변환기를 채용하여 부가적인 calibration 회로가 필요 없도록 하였다.
This thesis proposes a sigma-delta modulator architecture with 2 Ms/s data rate and 12 bit resolution. A sigma-delta modulate has the features of oversampling and noise shaping. With these features, it can be connected with low resolution A/D converter to achieve higher resolution A/D converter. Most previous researches have been concentrated on high resolution but low data rate applications, e.g. audio applications. But, in order to be applied to various applications such as wireless data communication, researches on sigma-delta modulator architecture for higher data rate are required. The proposed sigma-delta modulator architecture has the sampling rate of 16 times Nyquist rate to achieve high data rate, and consists of a cascade of two 2nd order sigma-delta modulator to get relatively high resolution. The experimental result shows that the proposed architecture achieves 12-bit resolution at 2 Ms/s data rate.
