A statistical methodology for the design of high-performance CMOS current-steering digital-to-analog converters

Καθώς η τεχνολογία οδηγείται στην πλήρη ψηφιοποίηση της πληροφορίας οι μετατροπείς αναλογικών σημάτων σε ψηφιακά και το αντίστροφο βρίσκονται στο επίκεντρο. Η συνεχής ζήτηση για μετατροπείς μεγαλύτερης διακριτικής ικανότητας και ακρίβειας, για αύξηση του ρυθμού μετατροπής και συγχρόνως για την μείωση της κατανάλωσης κάνουν την μελέτη αυτών των κυκλωμάτων επιτακτική.Στην διατριβή αυτή, παρουσιάζεται μια τεχνική για μετατροπείς αναλογικού σήματος σε ψηφιακό αρχιτεκτονικής κατανεμημένης δειγματοληψίας (distributed sampling) που προσφέρει εκτός της δειγματοληψίας μείωση της τάσης εκτροπής (offset). Επειδή αυτή η τεχνική μειώνει το offset της πρώτης βαθμίδας της αλυσίδας του μετατροπέα, προσφέρει την δυνατότητα χρήσης μικρότερων τρανζίστορ και συνεπώς μειώνει την χωρητικότητα εισόδου κάνοντας ευκολότερη την σύνδεση του μετατροπέα με τις προηγούμενες βαθμίδες. Παρουσιάζεται ένας μετατροπέας αναλογικού σήματος σε ψηφιακό βασισμένος σε αυτή την τεχνική.Επιπλέον, παρουσιάζονται δυο προσαρμοζόμενοι μετατροπείς. Ένας μετατροπέας αναλογικού σήματος σε ψηφιακό τύπου διαδοχικών προσεγγίσεων (successive approximation) που καταλαμβάνει περίπου την μισή επιφάνεια σε σχέση με ένα τυπικό μετατροπέα του ιδίου τύπου και ένας μετατροπέας αναλογικού σήματος σε ψηφιακό τύπου διπλής κλήσης που προσφέρει μεγάλη ακρίβεια μετατροπής. Παρουσιάζεται ακόμα ένας απομονωτής εισόδου μεγάλου δυναμικού εύρους εισόδου, κατάλληλος για μετατροπείς σίγμα−δέλτα (sigma-delta) συνεχούς χρόνου, που προσφέρει παρεμφερή χαρακτηριστικά με έναν ενισχυτή chopping χωρίς να κάνει χρήση χαμηλοπερατού φίλτρου εξόδου, μειώνοντας την επιφάνεια ολοκλήρωσης.Τέλος παρουσιάζεται η σχεδίαση ενός υψίσυχνου μετατροπέα ψηφιακού σήματος σε αναλογικό τύπου μεταγωγής ρευμάτων (current-steering) υψηλής γραμμικότητας βασισμένος σε μαθηματική ανάλυση που οδήγησε στον καθορισμό εξίσωσης που βοηθά στον καθορισμό τον προδιαγραφών βασικών κυκλωμάτων.

Download Full-text