چکیده
این مقاله یک راه‌اندازی خط لوله‌ای ۴ مرحله‌ای ۱۲ بیت 110 MS/s یکپارچه SAR ADC را از طریق یک تک تقویت‌کننده عملیاتی با بهره پایین ارائه می‌دهد. یک تکنیک مبتنی بر نسبت کالیبراسیون خطای بهره بر اساس به اشتراک‌گذاری تک تقویت‌کننده عملیاتی به‌منظور کاهش پیچیدگی مدار دیجیتالی کالیبراسیون پیشنهادشده است. تنها یک سیگنال عدد شبه تصادفی برای انجام تزریق لرزش به کار گرفته‌شده است، اما خطاهای متعدد بهره را کالیبره می‌کند، و درنتیجه تسریع سرعت همگرایی، رهایی از کاهش سیگنال ورودی و به حداقل رساندن اصلاح آنالوگ با توجه به کالیبراسیون پس‌زمینه‌ای را انجام می‌دهد. اثربخشی معماری در تراشه‌های ۶۵ نانومتری CMOS که مساحت هسته آنالوگ آن‌ها تنها mm20.12 است، تأیید شده است. ADC به‌طور متوسط ۶۳ دسی‌بل SNDR و ۷۵٫۲ دسی‌بل SFDR را در 110 MS/s با مصرف توان آنالوگ ۱۱٫۵ میلی وات از یک منبع ۱٫۲ ولت به دست می‌آورد. تنها ۴۰ هزار نقطه برای رسیدن به SNDR مطلوب با روش کالیبراسیون ارائه‌شده موردنیاز است.
1. مقدمه
در حال حاضر با مصرف توان کمتر به‌صورت ذاتی، SAR ADC خط لوله‌ای [۱] [۲] به یک توپولوژی جایگزین محبوب برای خط لوله مرسوم ADC تبدیل شده است. اتلاف توان کمتر، از MDAC ساده‌شده به دست می‌آید و تعداد مقایسه‌گرها را به دلیل جایگزینی فلاش با SAR در هر یک از زیر مرحله‌های ADC به حداقل رسانده است. یک تک تقویت‌کننده عملیاتی با دو گام خط لوله‌ای غالباً در طرح‌های قبلی [۱] [۲] برای خط لوله SAR ADC به کار گرفته‌شده است، اما برای رسیدن به سرعت بالا و وضوح بالا (> ۱۰ بیت) با توجه به نوسان کوچک سیگنال باقی‌مانده‌اش بیش‌ازحد مرزی است. از سوی دیگر، خط لوله چندمرحله‌ای، دارای مزایای به دست آوردن فضای بیشتر از طریق معاوضه بهتر در تخصیص وضوح هر یک از زیر مراحل که برای وضوح بالاتر بسیار مهم است، چندین تقویت‌کننده عملیاتی برای MDAC و مقدار نوسان باقی‌مانده است. بااین‌وجود، چندین تقویت‌کننده عملیاتی در ساختار خط لوله چندمرحله‌ای مرسوم اجتناب‌ناپذیر است، مگر اینکه روش به اشتراک‌گذاری زمان [۳] استفاده شود، که قابل‌استفاده برای خط لوله SAR ADC است.
همان‌طور که تکنولوژی سیلیکون به سمت مقیاس عمیق‌تر از زیر میکرون در حال حرکت است، طراحی تقویت‌کننده عملیاتی برای رسیدن به بهره بالای حلقه باز توسط بهره پایین ذاتی ترانزیستور و منبع ولتاژ سخت‌تر می‌شود. بنابراین، استفاده از یک تقویت‌کننده عملیاتی بهره کم با کالیبراسیون دیجیتال می‌تواند مزایا را از روند ریزمقیاس نمایی حفظ کند. چند تکنیک کالیبراسیون پس‌زمینه‌ای [۴] [۵] برای ADC خط لوله‌ای چندمرحله‌ای برای جبران بهره پایین تقویت‌کننده عملیاتی در حوزه دیجیتال ارائه‌شده است.
این مقاله در نشریه آی تریپل ای منتشر شده و ترجمه آن با عنوان تقویت کننده عملیاتی در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
A 12-bit 110MS/s 4-stage Single-Opamp Pipelined SAR ADC with Ratio-Based GEC Technique
