یک مبدل آنالوگ به دیجیتال ثبات تقریب متوالی با آلگوریتم بهبود یافته برای کاهش عناصر مبدل دیجیتال به آنالوگ خازنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه برق، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان

چکیده

در این مقاله یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) هشت بیتی که با استفاده از یک ثبات تقریب متوالی (SAR) بهبود یافته طراحی شده، معرفی می‌شود. در ساختار پیشنهادی مبدل SAR از انتگرال‌گیری که با یک مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) ادغام شده، استفاده می‌شود. وجود انتگرال‌گیر در ورودی ADC نیاز به مدار نمونه‌بردار و نگهدار را برطرف کرده و برای تولید سطوح مختلف ولتاژ در DAC از آن استفاده می‌شود. بدین ترتیب آلگوریتم تقریب متوالی طوری در ساختار پیشنهادی طوری بهبود یافته که با تعداد خازن های کمتری در DAC، سطوح ولتاژ مورد نیاز فراهم می‌شوند. بنابراین با یک آرایه خازنی کاهش یافته در DAC پیچیدگی مدار کاسته شده و سطح سیلیکون کمتری اشغال می‌شود. مبدل پیشنهادی عملیات تبدیل ورودی آنالوگ را به کد دیجیتال در 10 پالس ساعت به اتمام می‌رساند. برای بررسی روش پیشنهادی، مدار مربوط به مبدل SAR در سطح ترانزیستوری با استفاده از تکنولوژی CMOS 0.18 میکرومتر با ولتاژ تغذیه 1.8 ولت طراحی و شبیه‌سازی شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که نسبت سیگنال به نویز و اعوجاج برای پهنای باند ورودی 640 کیلوهرتز 48.3 دسی‌بل، بیت موثر 7.74 بیت و مصرف توان 0.85 میلی وات می‌باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A SAR ADC with Improved Algorithm for Reduction of Capacitive DAC Elements

نویسندگان [English]

  • Milad Takjoo
  • Shahbaz Reyhani
Dept. of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, University of Guilan
چکیده [English]

This paper presents an 8-bit analog-to-digital converter (ADC) designed using an improved successive approximation Register(SAR). The proposed structure of the SAR converter uses an integrator embedded with a digital-to-analog converter (DAC). The presence of an integrator at the input of the ADC eliminates the need for a sample and hold circuit and is used to generate different voltage levels in the DAC. Thus, the successive approximation algorithm in the proposed structure has been modified to provide the required voltage levels with a few number of capacitors in the DAC. Therefore, the complexity of the circuit is reduced and less silicon is occupied due to a reduced capacitive array in DAC. The proposed ADC completes the analog input to digital code conversion in 10 clock pulses. In order to study the proposed method, the SAR ADC is designed and simulated at the transistor level in 0.18 μm CMOS technology at 1.8 V supply voltage. The simulation results show that the ratio of signal to noise and distortion (SNDR) for input bandwidth of 640 kHz is 48.3 dB, effective number of bit (ENOB) and power consumption are 48.3 dB, 7.74 bits and 0.85 mW, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Analog to digital converter
  • Digital to analog converter
  • Successive approximation algorithm
  • Reduced capacitive array