Design of a 10 bit Low-power current-mode CMOS A/D converter with Current predictors

전류예측기를 이용한 10비트 저전력 전류구동 CMOS A/D 변환기 설계

In this paper, an 10 bit current-mode CMOS A/D converter with a current predictor is designed with a CMOS process to be integrated into a portable image signal processing system. A current predictor let the number of comparator reduce to 70 percent compared with the two step flash architecture. The current magnitude of current reference is reduced to 68 percent with a modular current reference. The designed 10 bit Low-power current-mode CMOS A/D converter with a current predictor is simulated with HSPICE using 0.6$\mu\textrm{m}$ N-well single-poly triple-metal CMOS process parameters. It results in a conversion rate of 10MSamples/s. A power consumption is measured to be 94.4mW at single +5V supply voltage. The 10 bit A/D converter fabricated using the same process occupies the chip area of 1.8mm x 2.4mm.

본 논문에서는 휴대용 영상신호처리 시스템에 집적화할 수 있는 전류예측기와 모듈형 기준전류원을 이용한 10비트 저전력 전류구동 CMOS A/D 변환기를 설계하였다. 전류예측기와 모듈형 기준 전류원을 사용함으로써 2단 플래시구조를 갖는 A/D 변환기에 비해 비교기와 기준전류원의 개수를 줄일 수 있게 되었고, 따라서 설계된 A/D변환기의 저전력 동작이 가능하였다. 설계된 10비트 저전력 전류구동 CMOS A/D 변환기는 0.6㎛ n-well single-poly triple metal CMOS 공정을 사용하여 제작되었다. +5V 단일 공급전압하에서 동작할 때 측정된 전력소모는 94.4mW이며, 아날로그 입력 전류범위는 16㎂에서 528㎂로 측정되었으며, INL과 DNL은 각각 ±1LSB, ±0.5LSB이하로 나타났다. 또한 10MSamples/s의 변환속도를 나타내었고, 제작된 10비트 전류구동 CMOS 4/D 변환기의 유효 칩면적은 1.8㎜ x 2.4㎜이다.