스위치-매트릭스 구조의 고해상도 델타-시그마 D/A변환기용 준 디지털 FIR 재생필터

A switch-matrix semidigital FIR reconstruction filter for a high-resolution delta-sigma D/A converter

  • 송윤섭 (고려대학교 전자컴퓨터공학과) ;
  • 김수원 (고려대학교 전자컴퓨터공학과)
  • Song, Yun-Seob (Department of Electronics and Computer Engineering, Korea University) ;
  • Kim, Soo-Won (Department of Electronics and Computer Engineering, Korea University)
  • 발행 : 2005.07.01

초록

본 논문에서는 작은 면적을 갖는 저전력 스위치-매트릭스 구조의 델타-시그마 D/A 변환기용 준 디지털 FIR 재생필터를 제안하였다. 제안된 재생필터는 계수를 7 비트로 양자화하고 각 비트 값에 대응하는 전류를 생성하는 7 개의 전류원을 사용하는 구조로 205 개의 탭을 가지며 1419 개의 스위칭 트랜지스터로 구현되었다. 제안된 필터는 0.25 um CMOS공정을 이용하여 설계되었으며 전체 칩 면적은 1.5 mm$^{2}$으로 2.5 V에서 3.8 mW의 소비 전력을 갖는다. 모의실험 결과 104 dB의 다이나믹 레인지와 -84 dB의 대역 밖의 노이즈 허용값을 나타내어 고해상도 오디오용 DAC에 적합하다.

An area efficient, low power switch-matrix semidigital FIR reconstruction filter for delta-sigma D/A converter is proposed. Filter coefficients are quantified to 7-bit and 7 current sources that correspond to each coefficient bit are used. The proposed semidigital FIR reconstruction filter is designed in a 0.25 um CMOS process and incorporates 1.5 mm$^{2}$ of active area and a power consumption is 3.8 mW at 2.5 V supply. The number of switching transistors is 1419 at 205 filter order. Simulation results show that the filter output has a dynamic range of 104 dB and 84 dB attenuation of out-of-band quantization noise.

키워드

참고문헌

  1. P. Naus et al., 'A CMOS stereo 16-b D/A converter for digital audio,' IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC-22, pp. 390-395, June 1987 https://doi.org/10.1109/JSSC.1987.1052737
  2. P. Hurst and J. Brown, 'Finite impulse response switched-capacitor filters for the delta-sigma modulator D/A interface,' IEEE Trans. Circuit Syst., vol. 38, No. 11, pp. 1391-1397, Nov. 1991 https://doi.org/10.1109/31.99172
  3. H. Qiuting and G. Moschytz, 'Analog FIR filters with an oversampled ${\sum}-{\Delta}$ modulator,' IEEE Trans. Circuits Syst.-II, vol. 39, No.9, pp. 658-663, Sept. 1992 https://doi.org/10.1109/82.193321
  4. D. Su and B. Wooley, 'A CMOS oversampling D/A converter with a current-mode semidigital reconstruction filter,' IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 28, No. 12, pp. 1224-1233, Dec. 1993 https://doi.org/10.1109/4.261996
  5. A. Aga and G. Roberts, 'A CMOS digitally programmable current steering semidigital FIR reconstruction filter,' IEEE ISCAS, vol. 1, pp. 168-171, May. 2001 https://doi.org/10.1109/ISCAS.2001.921817
  6. E. Bruun and P. Shah, 'Dynamic range of low-voltage cascade current mirrors,' IEEE ISCAS, vol. 2, pp. 1328-1331, 1995 https://doi.org/10.1109/ISCAS.1995.520391
  7. W. Sansen, M. Steyaert, V. Peluso, and E. Peeters, 'Toward sub 1V analog integrated circuits in submicron standard CMOS technologies,' IEEE ISSCC, pp, 186-187, 1998 https://doi.org/10.1109/ISSCC.1998.672428