Design of a TIQ Based CMOS A/D Converter for Real Time DSP

실시간 디지털 신호처리를 위한 TIQ A/D 변환기 설계

This paper presents a CMOS TIQ flash A/D converter which operates very fast compared to other types of A/D converters due to its parallel architecture. The output resolution of designed A/D converter is 6-bit. In order to reduce the power consumption and chip area of conventional flash A/D converter, TIQ based flash A/D converter is proposed, which uses the advantage of the structure of CMOS transistors. The length and width of transistors of TIQ were determined with HSPICE simulation. To speed up the ultra-high speed flash A/D converter, the Fat Tree Encoder technique is used. The TIQ A/D converter was designed with full custom method. The chip's maximum power consumption was 38.45mW at 1.8V, and the operating speed of simulation was 2.7 GSPS.

본 논문에서는 고속으로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 Flash A/D 변환기를 설계하였다. 해상도는 6-Bit로 설계하였으며, Flash A/D 변환기의 단점인 전력손실과 칩의 면적을 줄이기 위하여 CMOS 트랜지스터의 원리인 Threshold Inverter Quantization(TIQ) 구조를 이용하였다. TIQ로 동작시키기 위한 CMOS 트랜지스터 크기는 HSPICE의 반복적인 시뮬레이션 결과로 결정하였다. Flash A/D 변환기의 변환속도를 낮추는 Encoder 부분은 ROM이나 PLA 구조를 이용하지 않고 속도와 소비전력에서 우수하지만 설계과정이 복잡한 Fat Tree Encoder를 사용하였다. 제조공정은 Magna 0.18um CMOS에 Full Custom 방식으로 설계하였다. 시뮬레이션 결과 1.8 V 전원전압에 최대소비전력은 38.43 mW이며 동작속도는 2.7 GSPS를 얻을 수 있었다.