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高速低耗能逐渐趋近式类比至数位转换器之设计
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2024-06-24
jf_35014859
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本論文提出三個應用於逐漸趨近式類比至數位轉換器的電路設計技術，並且透過 實際的晶片下線和量測驗證，證實所提出之電路設計技術可以有效提升電路的操作速 度以及降低每次轉換所消耗的能量。所提出的電路設計技術以及晶片實作成果簡述如 下： 第一個技術為單調式的電容切換機制，其比傳統架構的切換方式節省約 81.3%的 切換能量以及 50%的取樣電容。在 0.13 微米互補式金氧半電晶體製程下，我們利用 此技術來實現一個 10 位元，每秒 5 千萬次取樣的逐漸趨近式類比至數位轉換器。此 類比至數位轉換器在 1.2 伏特的電壓下，其功率消耗為 0.92 毫瓦，有效位元為 8.48 bits，等效的 FOM 僅為 52 fJ/conversion-step。然而，單調式的電容切換機制會導致比 較器輸入端訊號共模電壓的改變，使得比較器的動態偏移嚴重影響電路的效能。為了 改善這個問題，我們提出一個改良版的比較器電路，可以有效控制比較器的動態偏移 量。此外，在電路內部改採用非同步操作方式以避免使用數倍於取樣速度的高頻時脈 訊號，降低系統整合的複雜度。同樣在 0.13 微米互補式金氧半電晶體製程下，我們 實現另一個 10 位元，每秒 5 千萬次取樣的逐漸趨近式類比至數位轉換器。
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