A/D dönüştürücüler ve 1.5 um CMOS VLSI teknolojisi ile 6 bitlik bir dönüştürücünün tasarımı

Abstract

Analog dijital dönüştürücüler, günümüzde yaygın olarak kullanılan yazılım, radyo ve işaret işleme uygulamalarının kritik bir elemanıdır. ~2MS/s ile ~4 milyar örnek/saniye (GS/s) arasındaki hızlarda örnekleme frekansının her iki kat artışında çözünürlük 1 bit azalmaktadır. Birkaç GS/s hızında çalışan ADC ler için, karşılaştırıcı belirsizliklerinden dolayı devre teknolojisinin hızı da sınırlayıcı bir faktördür. Bu sınırların üstesinden gelebilmek için birçok farklı ADC yapısı ve entegre devre teknolojisi önerilmiş ve uygulanmıştır. Analog sayısal dönüştürücüler, en hızlı çalışan paralel analog sayısal dönüştürücülerden en yüksek doğruluklu ancak en yavaş olan integral alan dönüştürücülere kadar uzanan çok farklı tekniklerle gerçekleştirilebilirler. Yüksek hızlı analog dijital dönüştürücü tasarımı için bilinen en yaygın yapı paralel (flaş) dönüştürücü yapısıdır. Paralel yapı N bit çözünürlük için 2N -1 karşılaştırıcı gerektirmektedir. Genellikle bir veya iki ek karşılaştırıcı taşma durumlarını tespit için kullanılır Tüm karşılaştırıcılar analog işareti aynı anda örneklerler. Yapı bu nedenle doğası gereği hızlıdır. Paralel yapının, yüksek çözünürlüklere gidildikçe bazı önemli dezavantajları vardır. Öncelikle karşılaştırıcı sayısı N ile üstel olarak artmakta, ayrıca iki komşu referans gerilimi arasındaki fark da üstel olarak azalmaktadır. Güç kaybı fazladır ve yüksek çözünürlükte karşılaştırıcı kanallarındaki elemanların eş özellikte elde edilmesi güçtür. Buna ek olarak yüksek giriş kapasitesi analog giriş işaretinin band genişliğini sınırlamaktadır. Bu problemlerin üstesinden gelebilmek için paralel yapının, görece daha az karşılaştırıcı kullanan, diğer yandan hızdan fazla ödün vermeyen varyasyonları mevcuttur. Bu varyasyonlar zaman bölüşümlü ve katlamalı ADC yapılarıdır. Bu çalışmada, yukarıda adı geçen üç farklı ADC yapısı ayrıntılı olarak incelenmiş, ayrıca Tübitak Yital 1.5 um çift poli çift metal teknolojisi kullanılarak 6 bitlik bir paralel dönüştürücü tasarlanmıştır.