• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
• /
• 제4권1호
• /
• pp.59-63
• /
• 2015

This paper presents a 10-bit 10 MS/s Time-Interleaved Flash-SAR ADC with a shared Multiplying DAC. Using shared MDAC, the total capacitance in the SAR ADC decreased by 93.75%. The proposed ADC consumed 2.28mW under a 1.2V supply and achieved 9.679 bit ENOB performance. The ADC was implemented in $0.13{\mu}m$ CMOS technology. The chip area was $760{\times}280{\mu}m^2$.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제14권2호
• /
• pp.189-197
• /
• 2014

This work proposes a 12b 100 MS/s $0.11{\mu}m$ CMOS three-step hybrid pipeline ADC for high-speed communication and mobile display systems requiring high resolution, low power, and small size. The first stage based on time-interleaved dual-channel SAR ADCs properly handles the Nyquist-rate input without a dedicated SHA. An input sampling clock for each SAR ADC is synchronized to a reference clock to minimize a sampling-time mismatch between the channels. Only one residue amplifier is employed and shared in the proposed ADC for the first-stage SAR ADCs as well as the MDAC of back-end pipeline stages. The shared amplifier, in particular, reduces performance degradation caused by offset and gain mismatches between two channels of the SAR ADCs. Two separate reference voltages relieve a reference disturbance due to the different operating frequencies of the front-end SAR ADCs and the back-end pipeline stages. The prototype ADC in a $0.11{\mu}m$ CMOS shows the measured DNL and INL within 0.38 LSB and 1.21 LSB, respectively. The ADC occupies an active die area of $1.34mm^2$ and consumes 25.3 mW with a maximum SNDR and SFDR of 60.2 dB and 69.5 dB, respectively, at 1.1 V and 100 MS/s.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제47권8호
• /
• pp.47-55
• /
• 2010

본 논문에서는 고해상도 저전력 SAR 타입 ADC(아날로그 디지털 변환기)의 면적을 획기적으로 줄이기 위해서 역 다중화기 (Demultiplexer)와 카운터 (Counter)를 이용하는 타이밍 레지스터 (Timing register) 구조를 제안하였다. 전통적으로 사용되는 쉬프트 레지스터에 기반을 둔 타이밍 레지스터 구조는 해상도가 증가될수록 면적이 급격하게 증가하고, 또한 잡음의 원인이 되는 디지털 소비 전력도 증가되는 반면, 제안하는 구조는 해상도 증가에 따른 에러 보정 회로의 면적과 소비 전력 증가를 줄일 수 있다. 0.18 um CMOS 공정을 이용하여 제작하였으며, 제안한 타이밍 레지스터 구조를 이용하여, 기존 구조 대비 5.4배의 면적 감소와 디지털 전력 최소화의 효과를 얻을 수 있었다. 설계한 12 비트 SAR ADC는 11 비트의 유효 비트 (ENOB), 2 mW (기준전압 생성 블록 포함)의 소비전력과 1 MSPS의 변환 속도를 보였으며, 레이아웃 면적은 $1mm{\times}1mm$ 이었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제16권1호
• /
• pp.70-79
• /
• 2016

This paper proposes a low-power range-scaled 14b 30 MS/s pipeline-SAR composite ADC for high-performance CIS applications. The SAR ADC is employed in the first stage to alleviate a sampling-time mismatch as observed in the conventional SHA-free architecture. A range-scaling technique processes a wide input range of 3.0VP-P without thick-gate-oxide transistors under a 1.8 V supply voltage. The first- and second-stage MDACs share a single amplifier to reduce power consumption and chip area. Moreover, two separate reference voltage drivers for the first-stage SAR ADC and the remaining pipeline stages reduce a reference voltage disturbance caused by the high-speed switching noise from the SAR ADC. The measured DNL and INL of the prototype ADC in a $0.18{\mu}m$ CMOS are within 0.88 LSB and 3.28 LSB, respectively. The ADC shows a maximum SNDR of 65.4 dB and SFDR of 78.9 dB at 30 MS/s, respectively. The ADC with an active die area of $1.43mm^2$ consumes 20.5 mW at a 1.8 V supply voltage and 30 MS/s, which corresponds to a figure-of-merit (FOM) of 0.45 pJ/conversion-step.

• 전자공학회논문지
• /
• 제52권9호
• /
• pp.63-73
• /
• 2015

본 논문에서는 특별한 보정기법 없이 채널 간 오프셋 부정합 문제를 최소화한 2채널 time-interleaved (T-I) 구조의 10비트 120MS/s 파이프라인 SAR ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 4비트-7비트 기반의 2단 파이프라인 구조 및 2채널 T-I 구조를 동시에 적용하여 전력소모를 최소화하면서 빠른 변환속도를 구현하였다. 채널 간에 비교기 및 잔류전압 증폭기 등 아날로그 회로를 공유함으로써 일반적인 T-I 구조에서 선형성을 제한하는 채널 간 오프셋 부정합 문제를 추가적인 보정기법 없이 최소화할 뿐만 아니라 전력소모 및 면적을 감소시켰다. 고속 동작을 위해 SAR 로직에는 범용 D 플립플롭 대신 TSPC D 플립플롭을 사용하여 SAR 로직에서의 지연시간을 최소화하면서 사용되는 트랜지스터의 수도 절반 수준으로 줄임으로써 전력소모 및 면적을 최소화하였다. 한편 제안하는 ADC는 기준전압 구동회로를 3가지로 분리하여, 4비트 및 7비트 기반의 SAR 동작, 잔류전압 증폭 등 서로 다른 스위칭 동작으로 인해 발생하는 기준전압 간섭 및 채널 간 이득 부정합 문제를 최소화하였다. 시제품 ADC는 고속 SAR 동작을 위한 높은 주파수의 클록을 온-칩 클록 생성회로를 통해 생성하였으며, 외부에서 duty cycle을 조절할 수 있도록 설계하였다. 시제품 ADC는 45nm CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 10비트 해상도에서 각각 최대 0.69LSB, 0.77LSB이며, 120MS/s 동작속도에서 동적 성능은 최대 50.9dB의 SNDR 및 59.7dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $0.36mm^2$이며, 1.1V 전원전압에서 8.8mW의 전력을 소모한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
• /
• pp.483-485
• /
• 2010

Rail-to-rail 입력 범위를 가지는 200kS/s 10-bit successive approximation (SA) ADC가 제안된다. 제안된 SA ADC는 DAC, 비교기, 그리고 successive approximation register (SAR) logic으로 구성된다. DAC는 전력소모를 줄이고 면적을 줄이기 위해 capacitor를 이용한 folded-type으로 구현되며, parasitic 성분에 의한 영향을 줄이기 위해 boosted NMOS switch를 사용한다. 또한 fully differential voltage-to-time converter를 이용하는 time-domain comparator를 제안한다. 이는 PSRR 및 CMRR을 향상시킨다. 또한 출력의 유효구간을 반으로 줄인 flip-flop을 사용함으로 SAR logic의 전력소모와 chip area를 줄인다. 제안된 SA ADC는 1V supply를 가지는 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용한다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.35-43
• /
• 2019

본 논문은 10비트 비동기 SAR ADC에 사용되는 CDAC의 선형성을 개선하기 위한 커패시터 자체 보정 기법을 제안한다. 제안된 커패시터 자체 보정 기법은 10비트 CDAC의 상위 5비트의 각각의 커패시터의 값이 하위 커패시터의 값들의 합과 같아지도록 수행된다. Behavioral 시뮬레이션의 결과에 의하면, CDAC의 커패시터의 최대 부정합 오류가 4%일 때, 제안한 커패시터 자체 보정 기법은 DNL과 INL를 각각 -0.810/+0.194LSB와 -0.832/+0.832LSB에서 -0.235/+0.178LSB와 -0.227/ +0.227LSB로 개선시킨다. 1.2V 공급전압과 110nm CMOS 공정을 이용하여 제작된 10비트 비동기 SAR ADC의 면적과 전력소모는 각각 $0.205mm^2$와 1.25mW이다. 20MS/s의 샘플율과 96.13kHz 입력 주파수에 대해 제안한 10비트 비동기 SAR ADC의 측정된 ENOB는 9.194비트이다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.514-517
• /
• 2018

센서 시스템의 아날로그-디지털 변환기(ADC: analog-to-digital converter)에서는 높은 해상도, 낮은 전력 소모, 높은 신호 대역폭이 요구된다. 시그마-델타 ADC는 높은 차수 구조와 높은 오버샘플링 비를 통해 고해상도를 얻을 수 있으나 전력 소모가 높고 신호 대역폭이 낮다. 연속 근사 레지스터(SAR: successive-approximation-register) ADC의 경우 저전력 동작이 가능하나 공정상 부정합으로 인해 해상도에 한계가 있다. 본 논문에서는 이러한 단점들을 극복하기 위한 ADC 구조 개선에 대해 살펴본다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제16권6호
• /
• pp.760-770
• /
• 2016

A 12-bit 750 kS/s Dual-Sampling Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter (SAR ADC) technique with reduced Capacitive DAC (CDAC) is presented in this paper. By adopting the Adaptive Power Control (APC) technique for the two-stage latched type comparator and using bootstrap switch, power consumption can be reduced and overall system efficiency can be optimized. Bootstrapped switches also are used to enhance the sampling linearity at a high input frequency. The proposed SAR ADC reduces the average switching energy compared with conventional SAR ADC by adopting reduced the Most Significant Bit (MSB) cycling step with Dual-Sampling of the analog signal. This technique holds the signal at both comparator input asymmetrically in sample mode. Therefore, the MSB can be calculated without consuming any switching energy. The prototype SAR ADC was implemented in $0.18-{\mu}m$ CMOS technology and occupies $0.728mm^2$. The measurement results show the proposed ADC achieves an Effective Number-of-Bits (ENOB) of 10.73 at a sampling frequency of 750 kS/s and clock frequency of 25 MHz. It consumes only 0.13 mW from a 5.0-V supply and achieves the INL and DNL of +2.78/-2.45 LSB and +0.36/-0.73 LSB respectively, SINAD of 66.35 dB, and a Figures-of-Merit (FoM) of a 102 fJ/conversion-step.

• 전자공학회논문지
• /
• 제50권6호
• /
• pp.85-90
• /
• 2013

본 논문에서는 본 연구실에서 제안된 Dummy Gate Assisted MOSFET을 이용하여 6bit SAR (Successive Approximation Register) ADC를 설계하였으며 이에 대한 대조군으로 Conventional MOSFET으로 동일한 회로를 설계하여 두 회로의 Co-60 Gamma Ray에 의한 누적방사선 영향을 비교 분석해 보았다. 설계된 SAR ADC는 Binary Capacitor DAC과 Dynamic Latch 형태의 Comparator 그리고 Logic으로 구성이 되었으며, 0.35um standard CMOS공정으로 제작되었다. 방사선 조사 후 Conventional MOSFET을 이용한 ADC는 정상동작하지 못하였지만, Dummy Gate Assisted MOSFET을 사용한 ADC는 방사선 조사 후 DNL은 0.7LSB에서 2.0LSB, INL은 1.8LSB에서 3.2LSB로 다소 증가하였으나 정상적인 A/D 변환이 가능하다는 것을 확인하였다.