TIQ temelli 8-bit iki aşamalı ADC tasarımı, simülasyonu ve serim şeması

Abstract

Elektronik sistemlerde özellikle sayısal ve kablosuz haberleşme sistemlerinde yüksek hızlı dönüştürücüler oldukça popülerdir. Analog işareti sayısal işarete dönüştürmek için farklı yöntemler vardır. Bunlardan bilinen en hızlı adc türü tamamen paralel olan adc türüdür. Tamamen paralel adc türünün en önemli dezavantajı da, 6 bit ve üzeri çözünürlük için gereken karşılaştırıcı sayısıdır. Çünkü n bit adc için 2n-l adet karşılaştın cıya ihtiyaç vardır. Çözünürlük artırılmak istendiğinde karşılaştırıcı sayısında artış olmaktadır. Yüksek çözünürlükte karşılaştırıcı sayısını azaltmak için iki aşamalı adc tekniği geliştirilmiştir.Bunun sonucunda yonga alanında önemli derecede bir küçülme meydana gelmiştir. Tamamen paralel adc yapılarında n bit için 2n adet direnç dizisi kullanmak gereklidir. Burada direnç dizisi yerine, yonga alam içerisinde daha az yer kaplayan ve daha az güç çeken TIQ tekniği kullanılmıştır. TIQ tekniği ile karşılaştırıcı girişlerine gereken referans gerilimleri ayarlanmaktadır. Bu çalışmada simülasyonlarda 0.5 mikron Generic CMOS nwell teknolojisi kullanılmıştır. Simülasyonlarda 3V analog işareti, 30 MHz giriş band genişliğine sahip işaret kullanılmıştır. Örnekleme işareti lGs/s'dir. Geleneksel iki aşamalı adc kullanılan paralel adc yapılarında TIQ temelli 4 bit adc'ler kullanılmıştır. Sayısal- analog dönüştürücü olarakta R-2R türü kullanılmıştır. Simülasyon sonuçlan ve gerekli teknoloji dosyaları Bölüm-5'de ve Ek-l'de verilmiştir.Anahtar Kelimeler: Threshold Inverter Quantization(TIQ), Paralel Analog-Sayısal Dönüştürücüler (ADC), Sayısal-Analog Dönüştürücüler(DAC), İki Aşamalı Analog- Sayısal Dönüştürücü.

High speed data conversion has been keeping its vital importance in electronic systems especially, since digital and wireless communication became very popular in the world. There are different methodologies when converting an analog signal to digital or vice versa. The fastest ADC known is the full-flash analog-digital converter. However, this architecture is not practical for over 6-bit resolution designs due to requirement of (2n-l) number of comparators for a fully-parallel signal quantization process. To overcome large number of comparator requirements, semi flash technique has been developed, resulting an important amount of chip size saving. Traditional flash adc technique is using a resistor array with 2n number of resistors for n-bit. Instead of resistor array, we apply TIQ technique which has less area in chip. Moreover amount of power and area are small. In this study design of 8-bit TIQ based Semi-Flash ADC using 0.5 micron generic CMOS n-well technology has been implemented. Simulation results include 3V analog input range, 30 MHz input bandwidth, and sampling rate of lGs/s. Although the proposed architecture is same as traditional semi-flash method, TIQ technique has been employed in the two 4-bit core flash ADCs. R-2R type of typical binary weighted converter scheme has been selected in this study. Simulation results are shown in Chapter-5 and Appendix- 1. Key words: Threshold Inverter Quantization (TIQ), Flash Analog-Digital Converters, Digital-Analog Converters, Semi-Flash (Two subranging) Analog- Digital Converter.