A new fully differential sample-and-hold circuit which can effectively compensate the offset voltage of an operational amplifier and the charge injection of a MOS switch is presented. The proposed circuit shows a true sample-and-hold function without a reset period or an input-track period. The prototype fabricated using a 1.2$\mu$m double-polysilicon CMOS process occupies an area of 550$\mu$m$\times$288$\mu$m and the error of the sampled ouput is 0.056% on average for 3V input at DC.
클록 보정회로를 가진 1V 1.6-GS/s 6-비트 flash 아날로그-디지털 변환기 (ADC: analog-to-digital converter)가 제안된다. 1V의 저전압에서 고속 동작의 입력단을 위해 bootstrapped 아날로그 스위치를 사용하는 단일 track/hold 회로가 사용되며, 아날로그 노이즈의 감소와 고속의 동작을 위해 평균화 기법이 적용된 두 단의 프리앰프와 두 단의 비교기가 이용된다. 제안하는 flash ADC는 클록 보정회로에 의해 클록 duty cycle과 phase를 최적화함으로 flash ADC의 동적특성을 개선한다. 클록 보정 회로는 비교기를 위한 클록의 duty cycle을 제어하여 evaluation과 reset 시간을 최적화한다. 제안된 1.6-GS/s 6-비트 flash ADC는 1V 90nm의 1-poly 9-metal CMOS 공정에서 제작되었다. Nyquist sampling rate인 800 MHz의 아날로그 입력신호에 대해 측정된 SNDR은 32.8 dB이며, DNL과 INL은 각각 +0.38/-0.37 LSB, +0.64/-0.64 LSB이다. 구현된 flash ADC의 면적과 전력소모는 각각 $800{\times}500{\mu}m2$와 193.02 mW 이다.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제7권1호
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pp.28-35
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2007
This paper presents a high-speed flash analog-to-digital converter (ADC) for ultra wide band (UWB) receivers. In this flash ADC, the interpolating technique is adopted to reduce the number of the amplifiers and a linear and wide-bandwidth interpolating amplifier is presented. For this ADC, the transistor size for the cascaded stages is inversely scaled to improve the trade-off in bandwidth and power consumption. The active inductor peaking technique is also employed in the pre-amplifiers of comparators and the track-and-hold circuit to enhance the bandwidth. Furthermore, a digital-to-analog converter (DAC) is embedded for the sake of measurements. This chip has been fabricated in $0.13{\mu}m$ 1P8M CMOS process and the total power consumption is 113mW with 1V supply voltage. The ADC achieves 4-bit effective number of bits (ENOB) for input signal of 200MHz at 5-GSample/sec.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제11권4호
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pp.238-246
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2011
A 3-5 GHz UWB radar chip in 0.13 ${\mu}m$ CMOS process is presented in this paper. The UWB radar transceiver for surveillance and biometric applications adopts the equivalent time sampling architecture and 4-channel time interleaved samplers to relax the impractical sampling frequency and enhance the overall scanning time. The RF front end (RFFE) includes the wideband LNA and 4-way RF power splitter, and the analog signal processing part consists of the high speed track & hold (T&H) / sample & hold (S&H) and integrator. The interleaved timing clocks are generated using a delay locked loop. The UWB transmitter employs the digitally synthesized topology. The measured NF of RFFE is 9.5 dB in 3-5 GHz. And DLL timing resolution is 50 ps. The measured spectrum of UWB transmitter shows the center frequency within 3-5 GHz satisfying the FCC spectrum mask. The power consumption of receiver and transmitter are 106.5 mW and 57 mW at 1.5 V supply, respectively.
이 논문에서는 Interpolation 구조를 이용한 3.3V 8-bit 500MSPS CMOS A/D 변환기를 설계하였다. 고속 동작의 문제를 해결하기 위해서 새로운 프리앰프, 기준 전압 흔들림을 보정하기 위한 회로, 평균화 저항을 제안하였다. 제안된 Interpolation A/D 변환기는 Track & Hold, 256개의 기준전압이 있는 4단 저항열, 128개의 비교기 그리고 디지털 블록으로 구성되어 있다. 제안된 A/D 변환기는 0.35um 2-poly 4-metal N-well CMOS 공정이다. 이 A/D 변환기는 3.3V에서 440mW를 소비하며, 유효 칩 면적은 2250um x 3080um을 갖는다.
In this paper, CMOS A/D converter with 6bit 2GSPS Nyquist input at 1.8V is designed. In order to obtain the resolution of 6bit and the character of high-speed operation. we present an Interpolation type architecture. In order to overcome the problems of high speed operation further a novel encoder, a circuit for the Reference Fluctuation, an Averaging Resistor and a Track & Hold for the improved SNR are proposed. The proposed Interpolation ADC consists of Track & Holt four resistive ladders with 64 taps, 32 comparators and digital blocks. The proposed ADC is based on 0.18um 1-poly 3-metal N-well CMOS technology, and it consumes 145mW at 1.8V power supply.
본 논문에서는, 1.8V 8-bit 500MSPS CMOS A/D 변환기를 제안한다. 8-bit 해상도, 고속의 샘플링과 입력 주파수, 그리고 저 전력을 구현하기 위하여 Cascaded-Folding Cascaded-Interpolation type으로 설계되었다. 또한 본 연구에서는 고속 동작의 문제점들을 해결하기 위하여 새로운 구조의 Digital Encoder, Reference Fluctuation을 보정하기 위한 회로, 비교기 자체의 Offset과 Feedthrough에 의한 오차를 최소화하기 위한 Averaging Resistor, SNR을 향상시키기 위한 Distributed Track & Hold를 설계하여 최종적으로 500MSPS의 A/D 변환기 출력 결과를 얻을 수가 있다. 본 연구에서는 1.8V의 공급전압을 가지는 $0.18{\mu}m$ 1-poly 5-metal N-well CMOS 공정을 사용하였고, 소비전력은 146mW로 Full Flash 변환기에 비해 낮음을 확인할 수 있었다. 실제 제작된 칩은 측정결과 500MSPS에서 SNDR은 약 43.72dB로 측정되었고, Static상태에서 INL과 DNL은 각각 ${\pm}1LSB$ 로 나타났다. 유효 칩 면적은 $1050um{\times}820um$의 면적을 갖는다.
There is an increasing interest in high-performance A/D(Analog-to-Digital) converters for use in integrated analog and digital mixed processing systems. Pipeline A/D converter architectures coupled with BiCMOS process technology have the potential for realizing monolithic high-speed and high-accuracy A/D converters. In this paper, the design of 12bit pipeline BiCMOS A/D converter presented. A BiCMOS operational amplifier and comparator suitable for use in the pipeline A/D converter. Test/simulation results of the circuit blocks and the converter system are presented. The main features is low distortion track-and-hold with 0-300MHz input bandwidth, and a proprietary 12bit multi-stage quantizer. Measured value is DNL=${\pm}$0.30LSB, INL=${\pm}$0.52LSB, SNR=66dBFS and SFDR=74dBc at Fin=24.5MHz. Also Fabricated on 0.8um BiCMOS process.
본 논문에서는, 1.8V 6bit 2GSPS Nyquist CMOS A/D 변환기를 제안한다. 6bit의 해상도와 초고속의 샘플링과 입력 주파수를 만족시키면서 저 전력을 구현하기 위하여 Interpolation Flash type으로 설계되었다. 같은 해상도의 Flash A/D 변환기에 비해 프리앰프의 수가 반으로 줄기 때문에 작은 입력 커패시턴스를 가지며 면적과 전력소모 작게 할 수 있다. 또한 본 연구에서는 고속 동작의 문제점들을 해결하기 위하여 새로운 구조의 One-zero Detecting Encoder, Reference Fluctuation을 보정하기 위한 회로, 비교기 자체의 Offset과 Feedthrough에 의한 오차를 최소화하기 위하여 Averaging Resistor와 SNDR을 향상시키기 위한 Track & Hold, 제안하는 Buffered Reference를 설계하여 최종적으로 2GSPS Nyquist 입력의 A/D converter 출력 결과를 얻을 수가 있었다. 본 연구에서는 1.8V의 공급전압을 가지는 0.18$\mu$m 1-poly 3-metal N-well CMOS 공정을 사용하였고, 소비전력은 145mW로 Full Flash 변환기에 비해 낮음을 확인 할 수 있었다. 실제 제작된 칩은 측정결과 2GSPS에서 SNDR은 약 36.25dB로 측정되었고, Static 상태에서 INL과 DNL은 각각 $\pm$0.5LSB 로 나타났다. 유효 칩 면적은 977um $\times$ 1040um의 면적을 갖는다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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