一款136.6 dB动态范围的174.3 dB分辨率多功能电流-to-Digital转换器，具备截断噪声整形（Truncated-Noise-Shaped）的基线伺服环路（Baseline-Servo-Loop）技术

《IEEE Journal of Solid-State Circuits》：A 136.6-dB-DR 174.3-dB-FoMS Versatile Current-to-Digital Converter With a Truncated-Noise-Shaped Baseline-Servo-Loop

生物电流信号高分辨率宽动态范围IDC设计采用CT-DSM架构，集成低噪声电流再生op-amp和伪差分VCO量化器，实现96.3dB SNDR/109.2dB SFDR，功耗64.1μW，通过TNS-BSL扩展至136.6dB DR，0.18μm CMOS工艺下最大输入200μA。

　　

摘要：

本文介绍了一种高分辨率、宽动态范围（DR）的电流-to-digital转换器（IDC），能够直接数字化各种生物电流信号。为了实现高分辨率，该IDC采用了二阶连续时间δ-σ调制器（CT-DSM）架构，结合了低噪声电流回收运算放大器（op-amp）以及基于高度线性伪差分电压控制振荡器（VCO）的量化器。在4 kHz带宽内，该IDC的信号噪声失真比（SNDR）达到96.3 dB，无杂散动态范围（SFDR）达到109.2 dB，功耗仅为64.1 μW，相应的Schreier性能指标（FoMS）为174.3 dB。为了在最小化功耗和面积开销的同时扩展CT-DSM的动态范围，本文提出了一种基于数字技术的截断噪声形基线伺服环（TNS-BSL）方案。该IDC采用0.18 μm CMOS工艺制造，实现了136.6 dB的动态范围，对应的最大输入电流为200 μA。