본 석사학위 논문은 센서 네트워크를 위한 PIC Microcontroller와 전치 증폭기 공유 기법을 사용하는 8-bit Folding & Interpolation ADC (Analog-to-Digital Converter), 온도계 디코더 방식의 8-bit ...
본 석사학위 논문은 센서 네트워크를 위한 PIC Microcontroller와 전치 증폭기 공유 기법을 사용하는 8-bit Folding & Interpolation ADC (Analog-to-Digital Converter), 온도계 디코더 방식의 8-bit DAC (Digital-to-Analog Converter)의 설계 및 연구에 대한 내용을 다루게 된다. PIC Microcontroller는 1P6M 0.18 um CMOS 공정을 통해 합성 및 라우팅을 수행하였다. PIC Microcontroller 구동에 필요한 프로그램 메모리와 파일 레지스터는 6T-SRAM 구조를 사용하여 설계하였다. PIC Microcontroller는 FPGA를 이용하여 검증을 하였고, PIC Microcontroller와 설계한 외부 메모리와의 검증 결과 정상적인 동작을 하였다. 본 논문은 또한 센서 네트워크 수신기에 적용 가능한 8-bit Folding & Interpolation ADC를 제안한다. 제안한 ADC는 필요한 전치 증폭기의 수를 절반으로 줄여서 전력 소모와 유효 면적을 줄이도록 설계하였다. 3.3 V, 샘플링 주파수 10 MHz에서 20 mA의 DC 전류소모를 보였고 INL은 -0.57, +0.61 LSB, DNL은 -0.4, +0.51 LSB로 측정되었다. 주파수 100 kHz 정현파 입력신호에서 SFDR은 48.9 dB, SNDR은 47.9 dB로 측정되었다. 또한 송신기에 적용 가능한 20 MHz 저전력 온도계 디코더 방식의 8-bit DAC는 동일한 256개의 단위 전류 셀로 구성되어 있고, 모든 입력 비트는 latch들에 의해 동기화 되어 입력 시간차이로 나타날 수 있는 glitch 문제를 해결하였다. 측정결과 DC 1.8 V 전원, 20 MHz 샘플링 주파수에서 3.1 mA를 소모하였다. 그리고 최대 46.01 dB의 SFDR, 46.18 dB의 SNDR이 측정되었고 INL은 -1.88, +1.79 LSB, DNL은, -0.32, +0.34 LSB로 측정되었다.
본 석사학위 논문은 센서 네트워크를 위한 PIC Microcontroller와 전치 증폭기 공유 기법을 사용하는 8-bit Folding & Interpolation ADC (Analog-to-Digital Converter), 온도계 디코더 방식의 8-bit DAC (Digital-to-Analog Converter)의 설계 및 연구에 대한 내용을 다루게 된다. PIC Microcontroller는 1P6M 0.18 um CMOS 공정을 통해 합성 및 라우팅을 수행하였다. PIC Microcontroller 구동에 필요한 프로그램 메모리와 파일 레지스터는 6T-SRAM 구조를 사용하여 설계하였다. PIC Microcontroller는 FPGA를 이용하여 검증을 하였고, PIC Microcontroller와 설계한 외부 메모리와의 검증 결과 정상적인 동작을 하였다. 본 논문은 또한 센서 네트워크 수신기에 적용 가능한 8-bit Folding & Interpolation ADC를 제안한다. 제안한 ADC는 필요한 전치 증폭기의 수를 절반으로 줄여서 전력 소모와 유효 면적을 줄이도록 설계하였다. 3.3 V, 샘플링 주파수 10 MHz에서 20 mA의 DC 전류소모를 보였고 INL은 -0.57, +0.61 LSB, DNL은 -0.4, +0.51 LSB로 측정되었다. 주파수 100 kHz 정현파 입력신호에서 SFDR은 48.9 dB, SNDR은 47.9 dB로 측정되었다. 또한 송신기에 적용 가능한 20 MHz 저전력 온도계 디코더 방식의 8-bit DAC는 동일한 256개의 단위 전류 셀로 구성되어 있고, 모든 입력 비트는 latch들에 의해 동기화 되어 입력 시간차이로 나타날 수 있는 glitch 문제를 해결하였다. 측정결과 DC 1.8 V 전원, 20 MHz 샘플링 주파수에서 3.1 mA를 소모하였다. 그리고 최대 46.01 dB의 SFDR, 46.18 dB의 SNDR이 측정되었고 INL은 -1.88, +1.79 LSB, DNL은, -0.32, +0.34 LSB로 측정되었다.
This thesis paper covers the study of PIC (Peripheral Interface Controller) Microcontroller and proposes an 8-bit Folding & Interpolation ADC (Analog-to-Digital Converter) using preamplifier sharing method and an 8-bit thermometer code DAC (Digital-to-Analog Converter) for sensor network. The PIC Mi...
This thesis paper covers the study of PIC (Peripheral Interface Controller) Microcontroller and proposes an 8-bit Folding & Interpolation ADC (Analog-to-Digital Converter) using preamplifier sharing method and an 8-bit thermometer code DAC (Digital-to-Analog Converter) for sensor network. The PIC Microcontroller 1P6M 0.18 um CMOS (Thick gate support) process was used for synthesis and routing. Program memory and file register for PIC Microcontroller are designed using 6T-SRAM structure. The PIC Microcontroller was verified using FPGA, and the operation was stable with designed external memories. This paper also proposes an 8-bit Folding & Interpolation ADC which can be used in the receiver of sensor network. The proposed ADC adopts a preamplifier sharing method to decrease the number of preamplifier by half comparing to the conventional ones. The ADC consumes 20 mA DC current at 3.3 V DC supply at 10 MHz clock. The INL is -0.57, +0.61 LSB and DNL is -0.4, +0.51 LSB. The SFDR is 48.9 dB and SNDR is 47.9 dB when the input frequency is 100 kHz at 10 MHz conversion rate. ADC chip was fabricated using 1P5M 0.35 um CMOS digital technology. The 8-bit thermometer code DAC which can be used in the transmitter is composed of 256 unit current cells, and all input bits are synchronized by latches which are operated with same clock. By applying input synchronizing step in the DAC, possible glitch error, caused by input timing differences, is remarkably reduced. The DAC consumes 3.1 mA DC current at 1.8 V DC supply in 20MHz sampling frequency. The linearity characteristics of the DAC are the maximum SFDR of 46.01 dB and SNDR of 46.18 dB, INL of -1.88, +1.79 LSB and DNL of -0.32, +0.34 LSB.
This thesis paper covers the study of PIC (Peripheral Interface Controller) Microcontroller and proposes an 8-bit Folding & Interpolation ADC (Analog-to-Digital Converter) using preamplifier sharing method and an 8-bit thermometer code DAC (Digital-to-Analog Converter) for sensor network. The PIC Microcontroller 1P6M 0.18 um CMOS (Thick gate support) process was used for synthesis and routing. Program memory and file register for PIC Microcontroller are designed using 6T-SRAM structure. The PIC Microcontroller was verified using FPGA, and the operation was stable with designed external memories. This paper also proposes an 8-bit Folding & Interpolation ADC which can be used in the receiver of sensor network. The proposed ADC adopts a preamplifier sharing method to decrease the number of preamplifier by half comparing to the conventional ones. The ADC consumes 20 mA DC current at 3.3 V DC supply at 10 MHz clock. The INL is -0.57, +0.61 LSB and DNL is -0.4, +0.51 LSB. The SFDR is 48.9 dB and SNDR is 47.9 dB when the input frequency is 100 kHz at 10 MHz conversion rate. ADC chip was fabricated using 1P5M 0.35 um CMOS digital technology. The 8-bit thermometer code DAC which can be used in the transmitter is composed of 256 unit current cells, and all input bits are synchronized by latches which are operated with same clock. By applying input synchronizing step in the DAC, possible glitch error, caused by input timing differences, is remarkably reduced. The DAC consumes 3.1 mA DC current at 1.8 V DC supply in 20MHz sampling frequency. The linearity characteristics of the DAC are the maximum SFDR of 46.01 dB and SNDR of 46.18 dB, INL of -1.88, +1.79 LSB and DNL of -0.32, +0.34 LSB.
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