New arhitecture (named hybrid architecture for convenience) of sigma-delta modulator is proposed [ThKim98]. Hybrid architecture resolves the overloading and saturation problems by using the hybrid integrators. The dynamic range of internal nodes of modulator is guaranteed to have wide dynamic range that is enough not to degrade SNDR. Hybrid architecture is applied to the second order modulator and the fourth order modulator. In analog path, there is no global feedback, this reduces the redundant circuits to handle the feedback, and eliminates the chance of forming unwanted local loop. By use of overloading estimator, output value of each integrator doesn't change twice in a cycle like overload detector of [Moussavi94]. In OLE, there are storing capacitors for each integrator, and OLE doesn't need the additional clock phase. All integrator share the OLE to minimize the overhead.
As for implementation, the digital loop is minimized to an integration block and some storage blocks, because the clock scheme operates no integrators simultaneously, and the modulator of proposed architecture is easily extended higher order. It can be shown clearly by comparing the second order sigma-delta modulator with the fourth order sigma-delta modulator.
Consequently, The hybrid modulator provides the solution of overloading, saturation, and stability problem of high order modulator, and for large inputs. And circuit architecture gives a clock scheme for resource sharing, reduction of redundant circuit by eliminating the global analog loop feedback, and extensibility.
시그마 델타 모듈레이터(sigma delta modulator)가 소개된 이후 많은 연구가 수행되어 왔다. 많은 논문에서 시그마 델타 모듈레이터의 장점으로 아날로그(analog) 변환 회로 및 필터(filter) 등이 많은 정확 도를 요구하지 않으며, 그 대신에, 디지털 영역에서의 많은 신호 처리를 요구하고 있어서 현재 개발되고 있는 많은 공정에 알맞고, 저가격으로 고 분해능을 얻을 수 있는 것을 지적하고 있다. 하지만, 이런 장점에도 불구하고, 몇 가지 물리적인 장벽에 부딪쳐 성능 향상에 장애물이 되고 있다. 이런 장벽들을 소개 하면, 다음과 같다.
내부의 노드(node)에 걸리는 전압들이 계속 증가나 감소를 하게 되면, 결국에는 전원에 의해 제한되고, 사실상 그 이전에 연산 증폭기의 선형영역을 넘어가서 정상적인 동작을 보장할 수 없게 된다. 이런 현상으로 포화, 오버로드(harmonic) 왜국이 발생하여 출력 전반의 산호 대 잡음 비를 감소시키는 영향을 준다. 여기에 혼성 적분기를 적용하여 내부의 노드들에 넓은 영역을 제공하여, 포화나 오버로드의 영향을 줄여주고, 전체 회로의 안정화를 꾀한다. 혼성 적분기는 아날로그 적분기와 디지털 적분기로 구성되어 전체적으로는 아날로그 적분기들과 디지털 적분기들 각각이 루프를 구성한다. 기존에 제안 되었던 시그마 델타 모튤레이터는 입력신호의 크기가 어느 정도 이상이 되면 하모닉 왜곡의 영향이 커져서 출력에 잡음의 크기가 커졌으나, 제안된 구조는 고차의 모듈레이터에서 입력이 커지더라도, 왜곡이 생기지 않아 신호 대 잡음비의 감소를 방지할 수 있다. 모튤레이터는 4차와 2차의 구조로 설계되었고, 디지털 루프와 오버로드 예측기 회로들을 공유할 수 있도록
