• Journal of Semiconductor Engineering
• /
• 제2권1호
• /
• pp.99-108
• /
• 2021

Successive Approximation Register (SAR) Analog-to-Digital Converters (ADC) seem to become the hottest ADC architecture during the past decade in implementing energy-efficient high performance ADCs. In this overview, we will review what kind of circuit techniques and architectural advances have contributed to place the SAR ADC architecture at its current position, beginning from a single SAR ADC and moving to various hybrid architectures. At the end of this overview, a recently reported compact and high-speed SAR-Flash ADC is introduced as one design example of SAR-based hybrid ADC architecture.

• 센서학회지
• /
• 제26권5호
• /
• pp.348-352
• /
• 2017

In this paper, we propose a high resolution A/D converter for a sensor interface that processes low frequency AC signals. A 6b SAR ADC with low power consumption and a 11b incremental ADC with high resolution are combined together to perform 15b resolution. Conventional hybrid ADC has a disadvantage that it can convert t only DC signal, but in this paper, it is possible to convert data to AC signal by increasing input range of incremental ADC. The decimation filter is implemented on-chip. The designed Hybrid ADC operates at supply voltage of 1.8V and consumes the current of 6.98uA. The OSR (oversampling ratio) is 90. And SFDR, SNDR, ENOB and FoMs are 96.59dB, 88.47dB, 14.4-bit and 139.5dB, respectively.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제14권2호
• /
• pp.189-197
• /
• 2014

This work proposes a 12b 100 MS/s $0.11{\mu}m$ CMOS three-step hybrid pipeline ADC for high-speed communication and mobile display systems requiring high resolution, low power, and small size. The first stage based on time-interleaved dual-channel SAR ADCs properly handles the Nyquist-rate input without a dedicated SHA. An input sampling clock for each SAR ADC is synchronized to a reference clock to minimize a sampling-time mismatch between the channels. Only one residue amplifier is employed and shared in the proposed ADC for the first-stage SAR ADCs as well as the MDAC of back-end pipeline stages. The shared amplifier, in particular, reduces performance degradation caused by offset and gain mismatches between two channels of the SAR ADCs. Two separate reference voltages relieve a reference disturbance due to the different operating frequencies of the front-end SAR ADCs and the back-end pipeline stages. The prototype ADC in a $0.11{\mu}m$ CMOS shows the measured DNL and INL within 0.38 LSB and 1.21 LSB, respectively. The ADC occupies an active die area of $1.34mm^2$ and consumes 25.3 mW with a maximum SNDR and SFDR of 60.2 dB and 69.5 dB, respectively, at 1.1 V and 100 MS/s.

• 전자공학회논문지
• /
• 제53권7호
• /
• pp.27-38
• /
• 2016

본 논문에서는 저전력 복합 스위칭 기법을 기반으로 하여 $0.16mm^2$의 면적을 가지는 12비트 30MS/s SAR ADC를 제안한다. 제안하는 ADC에 적용된 복합 스위칭 기법은 기존의 monotonic 스위칭 기법에 $V_{CM}$ 기반의 스위칭 기법을 접목한 것으로써 SAR ADC의 선형성을 제한하는 동적 오프셋 문제를 최소화하는 동시에 평균 스위칭 전력소모도 최소화할 수 있다. 제안하는 C-R 하이브리드 DAC 회로에는 균등 분할 커패시터 구조 및 기준전압 레인지 스케일링 기법을 적용하여 입력신호와 기준전압의 범위를 일치시키면서 12비트 해상도에서 사용되는 단위 커패시터의 총 개수를 64개로 줄이는 동시에 효율적으로 $V_{CM}$ 기반의 스위칭을 수행하여 전체적인 회로를 간소화하였다. 한편, 제안하는 SAR ADC의 SAR 논리회로에는 D 플립플롭 기반이 아닌 래치구조의 레지스터를 사용하여 빠르고 안정적인 SAR 동작을 구현하였으며, 출력 값을 디코더 논리회로 없이 DAC의 스위치에 직접 인가하여 면적 및 전력소모를 줄였다. 제안하는 SAR ADC는 0.18um CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.85LSB, 2.53LSB이고, 30MS/s 동작속도에서 동적성능은 최대 59.33dB의 SNDR 및 69.83dB의 SFDR을 보인다. 제안하는 시제품 ADC는 1.8V 전원전압에서 2.25mW의 전력을 소모한다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.256-261
• /
• 2011

본 논문에서는 친환경 하이브리드 자동차의 핵심부품중 배터리 전압을 모니터하는 CVM(Cell Voltage Monitoring) 동작에서 모니터링된 배터리 전압을 디지털 데이터로 변환시키는 A/D (Analog to Digital) 컨버터의 설계 및 제작결과를 소개한다. CVM에 적정한 A/D컨버터는 중속동작 및 고분해능의 동작이 필요하여, SAR(Successive Approximate Register) typed A/D 컨버터 사용을 제안하였고, Magna 0.6um 40V 공정을 이용하여 10bits 분해능을 갖도록 설계 및 제작하였으며, 측정결과 FSR(Full Scale Range) 5V 전구간에서 ${\pm}1$ LSB Accuracy의 선형성을 확보하여, CVM 구현에 유용함을 나타내었다.