ARADEĞERLEMELİ TIQ YÖNTEMİ İLE 6-BİT FLASH ADC YONGASI TASARIMI


Aran A., Tangel A.

8. ULUSLARARASI MÜHENDİSLİK MİMARLIK VE TASARIM KONGRESİ, İstanbul, Turkey, 6 - 07 December 2021, pp.1-9

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.1-9

Abstract


Bu çalışmada 0.18 mikron CMOS teknolojisinde Aradeğerlemeli TIQ Yöntemi ile 6-Bit Flash ADC tasarımı gerçeklenmiştir. Geliştirilen bu yeni TIQ yönteminde, tasarım açısından birbirinin aynısı olan iki adet 5-bit TIQ tabanlı Flash ADC çekirdeklerinden sadece bir tanesinde, analog blok olan TIQ karşılaştırıcı dizisindeki belli sayılarda gruplanmış karşılaştırıcılarda farklı besleme gerilimleri kullanılarak, 6-bitlik bir flash ADC yapısına ait olan toplamda 63 adet kuantalama seviyeleri elde edilmektedir.  Burada sabit besleme gerilim değeri ile çalışan 5 bitlik flash ADC çekirdeğine ait 31 adetlik kuantalama seviyeleri, doğrusal ve monotonik bir ADC performansının elde edilebilmesi için ana çerçeveyi oluşturmaktadır. Geliştirilen yöntemdeki temel dayanak noktası, literatürde popüler olarak bilinen TIQ karşılaştırıcıya ait olan dahili eşik gerilim değerini veren eşitliğin, besleme voltajı olan Vdd gerilim değeri ile doğrusal bağıntısıdır. Çalışmanın asıl amacı, yüksek çözünürlükteki bir TIQ tabanlı flash ADC tasarımında, n-bit çözünürlükteki bir flash ADC tasarımı sırasında, 2n -1 adet farklı inverter yapısı için, transistör boyutlandırmasına harcanacak ciddi zaman kaybının azaltılmasıdır. Bu yöntem kullanılarak, bu çalışmada gerçekleştirilen 6-Bit TIQ tabanlı Flash ADC tasarımının benzetim sonuçlarına dayalı performans parametreleri şunlardır: 3.3V besleme gerilimi, 6-bit çözünürlük, -0.31/0.34 LSB aralığı INL,  -0.33/0.33 LSB aralığı DNL, 20 GB/s örnekleme hızı, 109,8 mW güç harcanımı, 2 GHz analog giriş bant genişliği.  Benzetim sonuçları literatürdeki diğer bazı 180nm CMOS ADC tasarım çalışmalarıyla karşılaştırılmıştır. Yöntemin tek dezavantajı, çok sayıda olmasa da, farklı kritik besleme voltajlarının çip içerisinde veya dışarısında nasıl üretileceği ve bunların sabit tutulacağı konusudur. Bu çalışmanın bilimsel katkısı, aradeğerlemeli TIQ yönteminin ilk kez literatüre kazandırılacak olmasıdır.