Projeto de um conversor A/D sar com compartilhamento de carga: sintese lógica do controle e projeto elétrico do DAC e comparador

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Müller, Alex
Data de Publicação: 2019
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000jzr0
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19318
Resumo: The paper presents the design of a successive-approximation-register (SAR) analogto- digital converter (ADC). The most usual construction of the SAR ADC requires a logic control circuit, a digital-to-analog converter (DAC), and a comparator circuit. The logic control block is described in Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language (VHDL) and synthesized using the Cadence Software Register Transfer Level Compiler (RTL)® tool. Regarding the DAC block, the charge-sharing (CS) architecture was chosen since it presents a lower power consumption when compared to the charge-redistribution (CR) architecture. Comparator design techniques are employed to mitigate comparison delays, and therefore reduce ADC conversion time. The 6-bits SAR ADC CS requires a voltage supply of 1.8 V and converts differential input signals, which ranges from 0 V to 1.8 V. The converter is designed in Complementary Metal- Oxide-Silicon (CMOS) technology using the TSMC180 (CMOS 0.18um) manufacturing process, using the Process Design Kit (PDK) - MIXED SIGNAL RF GENERAL PURPOSE II. The implemented ADC achieves a effective number of bits (ENOB) equal to 5.2 bit for a 12.5 MSa/s conversion frequency. The maximum DNL error registered is +0.53 LSB, with INL errors within the range of 0.4 LSB. The power consumed per sampling is around 292 W, with the figure of merit equal to 645.26 fJ/convertion.
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spelling Projeto de um conversor A/D sar com compartilhamento de carga: sintese lógica do controle e projeto elétrico do DAC e comparadorDesign of charge-sharing sar ADC: logic synthesis of controller and electrical design of DAC and comparatorConversor Analógico-Digital por Aproximações Sucessivas (SAR ADC)Compartilhamento de cargaBusca bináriaDAC capacitivoComparadoresSíntese lógicaSuccessive-Approximation-Register Analog-to-Digital Converter (SAR ADC)Charge-sharingBinary searchLogic synthesisCapacitive DACComparatorsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThe paper presents the design of a successive-approximation-register (SAR) analogto- digital converter (ADC). The most usual construction of the SAR ADC requires a logic control circuit, a digital-to-analog converter (DAC), and a comparator circuit. The logic control block is described in Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language (VHDL) and synthesized using the Cadence Software Register Transfer Level Compiler (RTL)® tool. Regarding the DAC block, the charge-sharing (CS) architecture was chosen since it presents a lower power consumption when compared to the charge-redistribution (CR) architecture. Comparator design techniques are employed to mitigate comparison delays, and therefore reduce ADC conversion time. The 6-bits SAR ADC CS requires a voltage supply of 1.8 V and converts differential input signals, which ranges from 0 V to 1.8 V. The converter is designed in Complementary Metal- Oxide-Silicon (CMOS) technology using the TSMC180 (CMOS 0.18um) manufacturing process, using the Process Design Kit (PDK) - MIXED SIGNAL RF GENERAL PURPOSE II. The implemented ADC achieves a effective number of bits (ENOB) equal to 5.2 bit for a 12.5 MSa/s conversion frequency. The maximum DNL error registered is +0.53 LSB, with INL errors within the range of 0.4 LSB. The power consumed per sampling is around 292 W, with the figure of merit equal to 645.26 fJ/convertion.O trabalho apresenta o projeto de um conversor analógico-digital por aproximações sucessivas (SAR ADC). Na construção mais usual, um SAR ADC necessita de um circuito de controle lógico, um conversor digital-analógico (DAC) e um circuito comparador. O bloco de controle lógico é descrito em Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language (VHDL) e sintetizado através da ferramenta Register Transfer Level Compiler (RTL Compiler)® do software Cadence®. No bloco do DAC, a arquitetura por compartilhamento de carga (CS) foi escolhida por apresentar menor consumo de energia quando comparado à arquitetura por redistribuição de carga (CR). No projeto do comparador é empregada uma topologia que mitiga os atrasos de comparação e, consequentemente, reduz o tempo de conversão do ADC. O SAR ADC CS possui resolução de 6 bits, é alimentado em 1,8 V e converte sinais diferenciais de entrada com range de 0 V a 1,8 V. O conversor é projetado em tecnologia Metal-Óxido- Silício Complementar (CMOS), usando o processo de fabricação TSMC180 (CMOS 0,18 μm), utilizando o Process Design Kit (PDK) - MIXED SIGNAL RF GENERAL PURPOSE II. O ADC implementado alcança um número efetivo de bits (ENOB) igual a 5,2 bits para uma frequência de conversão de 12,5 MSa/s. O máximo erro de DNL registrado é de +0,53 LSB, estando os erros de INL dentro da faixa de 0,4 LSB. A energia consumida por amostragem fica em torno de 292 W, sendo apresentado a figura de mérito igual a 645,26 fJ/convertion.Universidade Federal de Santa MariaBrasilUFSMCentro de TecnologiaAita, André LuizMüller, Alex2020-01-07T15:25:38Z2020-01-07T15:25:38Z2019-12-092019-12-09Trabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/19318ark:/26339/001300000jzr0porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-09-22T12:55:14Zoai:repositorio.ufsm.br:1/19318Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2021-09-22T12:55:14Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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