Abstract
In this paper, CMOS A/D converter with 6bit 2GSPS Nyquist input at 1.8V is designed. In order to obtain the resolution of 6bit and the character of high-speed operation, we present an Interpolation type architecture. In order to overcome the problems of high speed operation, a novel One-zero Detecting Encoder, a circuit to reduce the Reference Fluctuation, an Averaging Resistor and a Track & Hold, a novel Buffered Reference for the improved SNR are proposed. The proposed ADC is based on 0.18um 1-poly 3-metal N-well CMOS technology, and it consumes 145mW at 1.8V power supply and occupies chip area of 977um $\times$ 1040um. Experimental result show that SNDR is 36.25 dB when sampling frequency is 2GHz and INL/DNL is $\pm$0.5LSB at static performance.
본 논문에서는, 1.8V 6bit 2GSPS Nyquist CMOS A/D 변환기를 제안한다. 6bit의 해상도와 초고속의 샘플링과 입력 주파수를 만족시키면서 저 전력을 구현하기 위하여 Interpolation Flash type으로 설계되었다. 같은 해상도의 Flash A/D 변환기에 비해 프리앰프의 수가 반으로 줄기 때문에 작은 입력 커패시턴스를 가지며 면적과 전력소모 작게 할 수 있다. 또한 본 연구에서는 고속 동작의 문제점들을 해결하기 위하여 새로운 구조의 One-zero Detecting Encoder, Reference Fluctuation을 보정하기 위한 회로, 비교기 자체의 Offset과 Feedthrough에 의한 오차를 최소화하기 위하여 Averaging Resistor와 SNDR을 향상시키기 위한 Track & Hold, 제안하는 Buffered Reference를 설계하여 최종적으로 2GSPS Nyquist 입력의 A/D converter 출력 결과를 얻을 수가 있었다. 본 연구에서는 1.8V의 공급전압을 가지는 0.18$\mu$m 1-poly 3-metal N-well CMOS 공정을 사용하였고, 소비전력은 145mW로 Full Flash 변환기에 비해 낮음을 확인 할 수 있었다. 실제 제작된 칩은 측정결과 2GSPS에서 SNDR은 약 36.25dB로 측정되었고, Static 상태에서 INL과 DNL은 각각 $\pm$0.5LSB 로 나타났다. 유효 칩 면적은 977um $\times$ 1040um의 면적을 갖는다.
