An automatic architecture generator for sigma-delta modulators considering component non-idealities

Abstract

Bu tezde, sigma-delta kipleyiciler için MATLAB ortamında geliştirilmiş birotomatik modelleme ve yapı sentezleme aracı tanıtılmaktadır. Bu araç, her hangi birdereceden bir sigma-delta kipleyicinin parametrik sinyal ve gürültü transfer fonksiyonlarınıotomatik olarak geliştirebilmektedir. Transfer fonksiyonlarını geliştirdiktensonra, sistemin hem sinyal hem de gürültü transfer fonksiyonlarını, istenen belirli birfrekans cevabını gerçekleyebilecek şekilde aynı anda optimize edebilmektedir.Herşeyden ¨onemlisi, bu araç, eleman idealsizliklerini hesaba katabilme ve mimarikatsayılarını bu idealsizliklerin sistem üzerindeki etkilerini yok edebilecek şekildeoptimize edebilme yetisine sahiptir. Hesaba katılan eleman idealsizlikleri, doğrudan sistemintransfer fonksiyonlarına aktarılabiliyor olmalarından ötürü, anahtar kondansatöruyumsuzlukları, işlevsel yükseltecin sonlu DC kazancına bağlı inetgrator kaçağı, vb.gibi integrator idealsizliklerinden oluşmaktadır.Araç, yapıları oluştururken mümkün olan en az karmaşıklığı sağlayabilmek içinyapıdaki sinyal yollarının sayısının en aza indirilmesi, gecikmesiz kapalı döngülerinortaya çıkmasının engellenmesi, bulunan katsayıların reel olması gibi bir takım kriterlerkullanmaktadır. Ayrıca aracın en önemli yanlarından birisi de bahsedilen kriterlere göretüm çözüm uzayını tarıyor ve pek çok parametrik çözüm kümesi döndürüyor olmasıdır.

In this thesis, a tool generated in MATLAB environment for automatic modelingand architecture synthesis of sigma-delta modulators is introduced. The tool is capableof generating the parametric signal and noise transfer functions of a sigma-delta modulatorof any order automatically. After generating the transfer functions, it optimizesboth the signal and noise transfer functions of the system simultaneously in such a wayto realize a desired frequency response.Most important of all, this tool is capable of taking component non-idealities intoaccount and optimizing the coefficients so as to compensate the effects of non-idealitieson the system. The component non-idealities taken into consideration consist of theintegrator non-idealities such as the switched capacitor mismatches, integrator leakagedue to finite DC gain of the op-amp, etc. since they can directly be mapped to thetransfer functions of the system.The tool uses some criteria in generating the architectures such as minimizationof the number of signal paths of the architecture in order to obtain minimum possiblecomplexity, avoiding of single closed loops without a delay and forcing all thecoefficients to be real numbers. Also, another important aspect of the tool is that itspans the whole solution space according to these criteria and returns a set of severalparametric solutions.