10 bit iki adımlı analog sayısal dönüştürücünün VLSI tasarımı ve benzetimi

Tez Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tez Danışmanı: Ali Tangel

Tezin Onay Tarihi: 2005

Tezin Dili: Türkçe

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Gerçek dünyada doğadaki tüm elektriksel işaretler analogdurlar ve dalga şekilleri zamanda süreklidirler. İşaret işleme, büyük oranda ayrık zamanda sayısal olarak gerçekleştirildiği için analog dalga şekillerini ayrık sayısal numaralar dizisine çeviren veya tam tersine işlemleri gerçekleştiren cihazlar yüksek performanslı sayısal işleme sistemleri için hayati birer yapıtaşıdırlar. Burada bahsettiğimiz ilk işlemi gerçekleştiren cihaz analog-sayısal (A/S) dönüştürücü ikincisi ise (S/A) sayısal-analog dönüştürücüdür.

Belirli uygulamalarda bazı mimariler diğerlerine tercih edilirler. Üç önemli uygulama için üç önemli mimari göze çarpmaktadır. Örneğin düşük frekanslarda 12-bit ve daha üzeri uygulamaları gerçekleştirmek için aşırı örneklemeli A/S dönüştürücüler kullanılmaktadır. Ortalama bir hız ve yüksek çözünürlük için ise boru tipi veya çok adımlı A/S dönüştürücüler tercih edilmektedir. Çok yüksek frekanslarda ise sadece paralel ve katlamalı A/S dönüştürücüler sağlıklı çalışabilmektedir, ancak 6-8 bit arasındaki kısıtlı çözünürlüklerde.

Geleneksel paralel A/S dönüştürücülerde n-bitlik bir çözünürlük için (2ⁿ-1) tane karşılaştırıcıya ve 2ⁿ tane dirence gereksinim duyarız, yarı paralel yapıda ise bu sayı 2*(2^n/2-1)’ e inmektedir. EEN tekniğinde (Tangel 1999) ise klasik karşılaştırıcı ve bu karşılaştırıcıların girişlerindeki referans gerilimi üretmek için kullanılan direnç dizileri yerine kaskat bağlanmış eviricilerin eşik gerilimlerinin ayarlanması ile elde edilmiş bir karşılaştırıcı kümesi vardır. Bu yapının avantajları; direnç içermeyişi, en temel CMOS yapıtaşları olan eviricilerden oluşması ve DC güç tüketiminin çok düşük oluşudur. Bu çalışmada, (Tangel 1999) tarafından önerilen EEN yapısı iki adımlı A/S dönüştürücü mimarisine uyarlanmaya çalışılmıştır. Tasarımda AMIS 0.5 µm 3 metal iki poly yüksek direnç teknolojisi kullanılmış ve sistem bileşenleri farklı tarihlerdeki üretimlerde ölçülmüş 5 farklı BSIM v3.3 parametresi ile analiz edilmiştir.