A CMOS high-resolution current-mode algorithmic analog-to-digital converter

Abstract

Bu tez çalışmasında, geleneksel bir ASD (Analog-Sayısal Dönüştürücü) mimarisi, önerilen yeni devre topolojileri kullanılarak tasarlanmıştır. Bu yöntem, akım-modlu tekniklere ve algoritmik veri dönüşümü yaklaşımına dayanmaktadır. Daha önceki araştırmalar ve bu tez göstermektedir ki, akım-modlu algoritmik ASD'nin çözünürlüğü eşleşmeme etkilerinden dolayı sınırlanır. 2-adımlı mimari yardımıyla, yüksek çözünürlüklere ulaşmak için yüksek doğruluklu ASD gereksinimi ortadan kaldırılmış, zamanda çoğullama tekniği kullanılarak da genel ASD'nin hızı arttırılmıştır. Sistemde yüksek çözünürlüklü örnekle- ve-tut (Ö/T) devresine ve yüksek hızlı akım karşılaştırıcılarına ihtiyaç vardır. Sistem akım-modlu olduğundan Ö/T devresi akım cinsinden olmalıdır. Ayrıca akım karşılaştırıcıları akımları karşılaştırmalıdır ki bu konu henüz gerilim karşılaştırıcıları kadar geliştirilmemiştir. Bu iki konu tasarımın da anahtar parametreleri olacaktır. Bu tezde iki yeni devre önerilmiştir; algoritmik ASD 'ler için uygun değiştirilmiş aktif-girişli akım aynası ve örneklemeli akım karşılaştırıcısı. Çarpıcı Sayısal-Analog Dönüştürücü (SAD) oluşturmak amacıyla geleneksel bir akım-modlu SAD kullanılmıştır. Tasarım, Austria Mikro Systeme 0.6um çift poly, üç metal, yüksek dirençli poly n-kuyu prosesi ile yapılmıştır.

In this thesis, a conventional ADC (Analog-to-Digital Converter) architecture is designed with the new proposed circuits. This method is based on the current-mode techniques and algorithmic data conversion approach. The previous researches and this thesis shows that the resolution of the current-mode algorithmic ADC is limited by the mismatch effect. With the aid of two-step architecture, the need to the high-accuracy ADC, in order to achieve high-resolution, is removed, and the speed of the overall converter is increased by using the time-interleaved technique. The system requires high-resolution sample-and-hold (S/H) circuit and high-speed current comparators. Because the system is current-mode, S/H circuit must be in the form of current. Furthermore, current comparator must compare currents, which has not been developed as voltage comparators yet. These two topics will be the key parameters of the design. In this thesis, two new circuits are proposed; a modified active-input current mirror suitable for algorithmic ADCs and a switched current comparator. A conventional current-mode Digital-to-Analog Converter (DAC) circuit is used so as to construct a multiplying DAC. The design is carried out using Austria Mikro Systeme 0.6um double poly, triple metal, high resistive poly nwell CMOS process.