Park, So-Youn;Kim, Hyung-Min;Lee, Daniel-Juhun;Kim, Seong-Kweon
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.14
no.6
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pp.1145-1152
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2019
In this paper, a low power current mode 12-bit ADC(: Analog to Digital Converter) is proposed to mix digital circuits and analog circuits with the advantages of low power consumption and high speed operation. The proposed 12 bit ADC is implemented by using 4-bit ADC in a cascade structure, so its power consumption can be reduced, and the chip area can be reduced by using a conversion current mirror circuit. The proposed 12-bit ADC is SK Hynix 350nm process, and post-layout simulation is performed using Cadence MMSIM. It operates at a supply voltage of 3.3V and the area of the proposed circuit is 318㎛ x 514㎛. In addition, the ADC shows the possibility of operating with low power consumption of 3.4mW average power consumption in this paper.
This paper describes a 8bit 10MS/s low power pipelined analog-to-digital converter(ADC). To reduce power consumption in proposed ADC, a high gain op-amp that consumes large power in MDAC(multiplying DAC) of conventional pipelined ADC is replaced with simple comparator and current sources. Moreover, differential charge transfer amplifier technique with latch in the sub-ADC reduces the power consumption to less than half compared with the conventional sub-ADC which use high speed comparator. The proposed ADC shows the power consumption of 1.8mW at supply voltage of 1.8V. This proposed ADC is suitable to apply to the portable display device. The circuit was implemented with 0.18um CMOS technology and the core size of circuit is 2.5mm${\times}$1mm.
In sensor systems, ADC (analog-to-digital converter) demands high resolution, low power consumption, and high signal bandwidth. Sigma-delta ADC achieves high resolution by high order structure and high over-sampling ratio, but it suffers from high power consumption and low signal bandwidth. SAR (successive-approximation-register) ADC achieves low power consumption, but there is a limitation to achieve high resolution due to process mismatch. This paper surveys architecture improvement of ADC to overcome these problems.
Abbasizadeh, Hamed;Rikan, Behnam Samadpoor;Lee, Dong-Soo;Hayder, Abbas Syed;Lee, Kang-Yoon
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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v.3
no.6
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pp.416-424
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2014
This paper presents an 8-bit pipelined analog-to-digital converter. The supply voltage applied for comparators and other sub-blocks of the ADC were 0.7V and 0.5V, respectively. This low power ADC utilizes the capacitive charge pump technique combined with a source-follower and calibration to resolve the need for the opamp. The differential charge pump technique does not require any common mode feedback circuit. The entire structure of the ADC is based on fully dynamic circuits that enable the design of a very low power ADC. The ADC was designed to operate at 1MS/s in 90nm CMOS process, where simulated results using ADS2011 show the peak SNDR and SFDR of the ADC to be 47.8 dB (7.64 ENOB) and 59 dB respectively. The ADC consumes less than 1mW for all active dynamic and digital circuitries.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.68
no.1
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pp.90-97
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2019
The charge redistribution digital-to-analog converter(CR-DAC) is often used for successive approximation register analog-to-digital converter(SAR ADC) that requiring low power consumption and small circuit area. However, CR-DAC is required 2 to the power of N unit capacitors to generate reference voltage for successive approximation of the N-bit SAR ADC, and many unit capacitors occupy large circuit area and consume more power. In order to improve this problem, this paper proposes SAR ADC using series capacitor DAC. The series capacitor DAC is required 2(1+N) unit capacitors to generate reference voltage for successive approximation and charges only two capacitors of the reference generation block. Because of these structural characteristics, the SAR ADC using series capacitor DAC can reduce the power consumption and circuit area. Proposed SAR ADC was designed in CMOS 180nm process, and at 1.8V supply voltage and 500kS/s sampling rate, proposed 6-bit SAR ADC have signal-to-noise and distortion ratio(SNDR) of 36.49dB, effective number of bits(ENOB) of 5.77-bit, power consumption of 294uW.
Cao, Tianlin;Han, Yan;Zhang, Shifeng;Cheung, Ray C.C.;Chen, Yaya
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.17
no.3
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pp.438-445
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2017
This paper presents a low-power high-resolution band-pass ${\Sigma}{\Delta}$ ADC for accelerometer applications. The proposed band-pass ${\Sigma}{\Delta}$ ADC consists of a high-performance 6-th order feed-forward ${\Sigma}{\Delta}$ modulator with 1-bit quantization and a low-power, area-efficient digital filter. The ADC is fabricated in 180 nm 1P6M mixed-signal CMOS process with a die area of $5mm^2$. This high-resolution ADC got 90 dB peak signal to noise plus distortion ratio (SNDR) and 96 dB dynamic range (DR) over 4 kHz bandwidth, while the intermediate frequency (IF) is shifting from 100 KHz to 200 KHz. The power dissipation of the chip is 5.6 mW under 1.8 V (digital)/3.3 V (analog) power supply.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.16
no.3
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pp.300-311
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2016
The analog-to-digital-converter-based (ADC-based) backplane receivers that consist of a front-end ADC followed by a digital equalizer are gaining more popularity in recent years, as they support more sophisticated equalization required for high data rates, scale better with fabrication technology, and are more immune to PVT variations. Unfortunately, designing an ADC-based receiver that meets tight power and performance budgets of high-speed backplane link systems is non-trivial as both front-end ADC and digital equalizer can be power consuming and complex when running at high speed. This paper reviews the state of art designs for the front-end ADC and digital equalizers to suggest implementation choices that can achieve high speed while maintaining low power consumption and complexity. Design-space exploration using system-level models of the ADC-based receiver allows through analysis on the impact of design parameters, providing useful information in optimizing the power and performance of the receiver at the early stage of design. The system-level simulation results with newer device parameters reveal that, although the power consumption of the ADC-based receiver may not comparable to the receivers with analog equalizers yet, they will become more attractive as the fabrication technology continues to scale as power consumption of digital equalizer scales well with process.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.54
no.1
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pp.26-32
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2017
This paper presents a low power and high resolution incremental delta-sigma ADC that utilizes a passive integrator instead of an opamp-based active integrator. Opamp is a power-hungry block that involves tight design tradeoffs. To avoid the use of active integrator, the s-domain characteristic of an active integrator is first analyzed. Based on the analysis, an active integrator with low gain design is proposed as an alternative design method. To save power even more aggressively, a passive integrator with no static current is proposed. A 1st order single-bit incremental delta-sigma ADC using the proposed passive integrator is implemented in a 65nm CMOS process. Transistor-level simulation shows that the ADC consumes only 0.6uW under 1.2V supply while achieving SNDR of 71dB with 22kHz bandwidth. The estimated total power consumption including digital filter is 6.25uW, and resulting power efficiency is on a par with state-of-the-art A/D converters.
Kim Shinhoo;Kim Yunjeong;Youn Jaeyoun;Lim Shin-ll;Kang Sung-Mo;Kim Suki
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.30
no.1A
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pp.104-112
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2005
Some design techniques for high speed and low power pipelined 8-bit ADC are described. To perform high-speed operation with relatively low power consumption, open loop architecture is adopted, while closed loop architecture (with MDAC) is used in conventional pipeline ADC. A distributed track and hold amplifier and a cascading structure are also adopted to increase the sampling rate. To reduce the power consumption and the die area, the number of amplifiers in each stage are optimized and reduced with proposed zero-crossing point generation method. At 500-MHz sampling rate, simulation results show that the power consumption is 210mW including digital logic with 1.8V power supply. And the targeted ADC achieves ENOB of about 8-bit with input frequency up to 200-MHz and input range of 1.2Vpp (Differential). The ADC is designed using a $0.18{\mu}m$ 6-Metal 1-Poly CMOS process and occupies an area of $900{\mu}m{\times}500{\mu}m$
Lee, Jung Yeon;Asghar, Malik Summair;Arslan, Saad;Kim, HyungWon
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.11
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pp.1627-1634
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2021
This paper introduces a low-power compact ADC circuit for analog Convolutional filter for low-power neural network accelerator SOC. While convolutional neural network accelerators can speed up the learning and inference process, they have drawback of consuming excessive power and occupying large chip area due to large number of multiply-and-accumulate operators when implemented in complex digital circuits. To overcome these drawbacks, we implemented an analog convolutional filter that consists of an analog multiply-and-accumulate arithmetic circuit along with an ADC. This paper is focused on the design optimization of a low-power 8bit SAR ADC for the analog convolutional filter accelerator We demonstrate how to minimize the capacitor-array DAC, an important component of SAR ADC, which is three times smaller than the conventional circuit. The proposed ADC has been fabricated in CMOS 65nm process. It achieves an overall size of 1355.7㎛2, power consumption of 2.6㎼ at a frequency of 100MHz, SNDR of 44.19 dB, and ENOB of 7.04bit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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