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두 배의 Rail-to-Rail 입력 범위를 갖는 NTV SAR ADC
Double Rail-to-Rail NTV SAR ADC 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.22 no.4, 2018년, pp.1218 - 1221  

조용준 (Dept. of Electronics Engineering, Chung-Ang University) ,  성기호 (Dept. of Electronics Engineering, Chung-Ang University) ,  서인식 (Zaram Technology) ,  백광현 (Dept. of Electronics Engineering, Chung-Ang University)

초록
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본 논문은 두 배의 rail-to-rail 입력 전압 범위를 갖는 저-전력 0.6-V 10-bit 200-kS/s successive approximation register(SAR) analog-to-digital converter(ADC)를 제안한다. 제안된 near-threshold voltage(NTV)의 전원 전압을 갖는 회로는, 본질적인 입력 신호 전력 부족을 두 배의 rail-to-rail 입력 전압 범위를 구현함으로써 극복하였다. 이 회로는 일반적인 NTV 회로에 비해 4배의 입력 신호 전력을 갖게 되고, 그로써 SAR ADC의 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)를 개선했다. 제안된 ADC는 65-nm CMOS 공정을 이용하여 제작되었다. 0.6-V 전원 전압과 $2.4-V_{pp}$(차동쌍)의 입력 전압, 200-kS/s에서 ADC의 SNDR은 59.87 dB이며 전력 소모는 364.5-nW이다. ADC 코어가 차지하는 면적은 $84{\times}100{\mu}m^2$이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a low-power 0.6-V 10-bit 200-kS/s double rail-to-rail successive approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC). The proposed scheme allows input signal with 4 times power which is compared with conventional one by applying proposed rail-to-rail scheme, and that i...

주제어

#Analog-to-digital converter   #energy efficient   #low-power   #successive approximation register   #double rail-to-rail  

표/그림 (6)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이 논문에서는 NTV SAR ADC의 단점인 입력 신호 전력의 부족을 개선하기 위해 두 배의 rail-to-rail 입력 전압 범위를 갖는 NTV SAR ADC를 제안한다. 두 배의 rail-to-rail 전압을 갖게 되면 보통의 rail-to-rail의 입력 전압을 갖는 ADC 보다 네 배의 신호 전력을 가지므로, 최대 6 dB의 signalto-noise ratio(SNR) 개선을 기대할 수 있다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
보통의 SAR ADC가 비교할 수 있는 최대한의 전압은 무엇인가? 보통의 SAR ADC가 비교할 수 있는 최대한의 전압은 capacitive digital-to-analog converter(C-DAC) 의 스위칭을 통한 전하 재분배로써 전압이 변할 수 있는 최댓값이다.
저-전력 어플리케이션에 적합한 구조의 특성을 가지는 것은 무엇인가? Successive approximation register(SAR) analog-to-digital converters(ADCs)는 특성상 저-전력 어플리케이션에 적합한 구조이다. 그와 더불어 전원 전압의 크기를 줄이는 near-threshold voltage (NTV) 회로는 SAR ADC의 전력 소모를 획기적으로 줄일 수 있는 방법으로 각광받고 있다.
near-threshold voltage가 갖는 한계점은 무엇인가? 하지만 전원 전압의 크기를 낮추는 경우에 - 최대의 입력 전압 범위를 갖는 경우에도 - 입력 전압의 범위는 전원 전압의 크기를 넘어설 수 없기 때문에, 필연적으로 보통의 전원 전압을 갖는 ADC에 비해 입력 신호 전력이 줄어든다. 더욱이 입력 신호의 전력은 입력 신호 전압 크기의 제곱근의 형태로 줄어들기 때문에, 이는 ADC의 성능을 크게 제한하는 요소이다.
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참고문헌 (3)

  1. Jin-Yi Lin and Chih-Cheng Hsieh, "A 0.3 V 10-bit 1.17 f SAR ADC With Merge and Split Switching in 90 nm CMOS," in IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, Vol.62, no.1, pp.70-79, 2015. DOI:10.1109/TCSI.2014.2349571 

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  2. Eduard Sackinger and Walter Guggenbuhl, "A Versatile Building Block: The CMOS Differential Difference Amplifier," IEEE J. Solid-State Circuit, vol.22, no.2, pp.287-294, 1987. DOI:10.1109/JSSC.1987.1052715 

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  3. Helmy Eltoukhy, Khaled Salama and Abbas El Gamal, "A $ 0.18-{\mu}m$ CMOS Bioluminescence Detection Lab-on-Chip," IEEE J. Solid-State Circuit, Vol.41, no.3, pp.651-662, 2006. DOI:10.1109/JSSC.2006.869785 

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