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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:廖政雄
研究生(外文):Cheng-Hsiung Liao
論文名稱:具偏移誤差平均化技術的1.8伏特六位元每秒十億次取樣速率快閃式類比數位轉換器
論文名稱(外文):6-bit 1-Gsample/sec Analog-to-Digital Converter with Averaging Techniques
指導教授:王俊智王俊智引用關係
指導教授(外文):Ching-Chun Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:電機工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:類比數位轉換器快閃式平均
外文關鍵詞:ADCaveragingflash
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  本論文提出一個6位元每秒十億次取樣頻率的類比數位轉換器,此轉換器適用於光碟通道讀取技術的需求,採用快閃式架構來實現這個高速的類比數位轉換器。使用全差動的電路結構來提高整個系統的效能。平均化電阻網路可以用來抑制由前置放大器與比較器所造成的偏移電壓,泡沫錯誤與準穩態錯誤的問題,需要做特別的考量與解決,因此,在高速操作時的SNDR才不會降低。
  根據模擬結果,此轉換器的最大取樣頻率為1GHz,在輸入頻率為496MHz時的情況下,可得到SNDR為33.1dB。此轉換器採用1.8伏特的電源電壓,在1-Gsample/sec的取樣頻率下,功率消耗為181mW。採用TSMC 0.18μm 1P6M的混合訊號製程來實現,整個晶片的面積為1,06x1.06mm2。
 In this paper, a 6-bit 1Gsample/sec CMOS analog-to-digital converter is proposed. The application of the 6-bit A/D converter is targeted for using in a disk-drive read channel. A flash structure is adopted to implement the high-speed A/D converter. Using a fully differential architecture enhances the system performance. Averaging resistance networks are utilized to suppress offset voltages from pre-amplifiers and comparators. The issues of bubble error and metastability were considered specially and resolved in the design; therefore, the SNDR at high frequency is not degraded.

 The simulation result, shows that the maximum sampling speed of the proposed ADC structure can achieve 1GHz. The SNDR at the input frequency of 496MHz is 33.1dB. The power consumption of the converter with 1.8V supply is 181mW at 1-Gsample/sec. The chip area is 1.06x1.06mm2 in TSMC 0.18μm CMOS 1P6M mixed-signal process.
第一章 緒論..........................................................1
1.1 研究動機.........................................................1
1.2 論文架構....................................................................4

第二章 高速類比數位轉換器架構........................................5
2.1 前言.............................................................5
2.2 快閃式類比數位轉換器(Flash ADC)................................6
2.3 兩階式類比數位轉換器(Two-step ADC).............................9
2.4 管線式類比數位轉換器(Pipeline ADC)............................13
2.5 摺疊式類比數位轉換器(Folding ADC).............................16
2.6 時間分離式類比數位轉換器(Time Interleaved ADC)................19

第三章 快閃式類比數位轉換器的實現...................................21
3.1 系統架構........................................................21
3.2 參考電壓源電阻串................................................23
3.3 前置放大器與比較器..............................................26
3.3.1 前置放大器(Preamplifier)....................................28
3.3.2 比較器(Comparator)..........................................30
3.4 偏移電壓平均化技術(Offset Voltage Averaging Technique)........33
3.4.1 平均化的理論..................................................33
3.4.2 平均化技術對INL與DNL的改善....................................35
3.4.3 平均化技術的邊緣效應..........................................37
3.5 泡沫錯誤(bubble error)與準穩態(metastability)...............46
3.5.1 溫度計碼中的泡沫錯誤..........................................46
3.5.2 泡沫錯誤修正(bubble error correction).......................48
3.5.3 比較器的Metastability錯誤.....................................53
3.5.4 Metastability錯誤的修正.......................................56
3.6 編碼器(Encoder)...............................................58
3.6.1 ROM...........................................................59
3.6.2 Fat Tree編碼器................................................60
3.7 週邊電路........................................................65
3.7.1 TSPCR(True Single Phase Clocked Prgister)...................65
3.7.2 偏壓電路(Bias Circuit)......................................67
3.7.3 時脈產生器(Clock Generator).................................70

第四章 模擬結果與測試考量...........................................71
4.1 平面配置........................................................71
4.2 佈局考量........................................................72
4.3 模擬結果........................................................75
4.4 測試考量........................................................78
第五章 結論與未來展望...............................................80
5.1 結論............................................................80
5.2 未來展望........................................................81

參考文獻.............................................................82
[1] Uyttenhove, K.; Steyaert, M.S.J.;”A 1.8-V 6-bit 1.3-GHz Flash ADC in 0.25-/spl mu/m CMOS”, Solid-State Circuits, IEEE Journal of Volume 38, Issue 7, July 2003
[2] Peter Scholtens and Maarten Vertregt,”A 6b 1.6GSample/s Flash ADC in 0.18μmCMOS using Averaging Termination”,IEEE Int. Solid-State CircuitsConf, pp.168-169,F b.2002.
[3] M. Choi and A. A. Abidi,“ A 6-b 1.3-Gsample/s A/D Converter in 0.35μm CMOS”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 36, no. 12, pp.1847-1858, Dec. 2001.
[4] K. Nagaraj et al., “A 700-MSample/s 6-b read channel A/D converter with 7-b servo mode,” in IEEE Int. Solid-State Circuits Conf., Feb. 2000, pp. 426–427.
[5] Daegyu Lee; Jincheol Yoo; Kyusun Choi; Ghaznavi, J. ,“Fat tree encoder design for ultra-high speed flash A/D converters”, Circuits and Systems, 2002. MWSCAS-2002. The 2002 45th Midwest Symposium on Volume 2, 4-7 Aug. 2002 Page(s):II-87 - II-90 vol.2
[6] Uyttenhove, K.; Marques, A.; Steyaert, M.;”A 6-bit 1 GHz acquisition speed CMOS flash ADC with digital error correction”, Custom Integrated Circuits Conference, 2000. CICC. Proceedings of the IEEE 200021-24 May 2000 Page(s):249 - 252
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[14] Kanan, R.; Kaess, F.; Declercq, M.;”A 640 mW high accuracy 8-bit 1 GHz flash ADC encoder”,Circuits and Systems, 1999. ISCAS '99. Proceedings of the 1999 IEEE International Symposium on Volume 2, 30 May-2 June 1999 Page(s):420 - 423 vol.2
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[19] Jincheol Yoo; Kyusun Choi; Tangel, A.;”A 1-GSPS CMOS flash A/D converter for system-on-chip applications” VLSI, 2001. Proceedings. IEEE Computer Society Workshop on 19-20 April 2001 Page(s):135 - 139
[20] Qiuting Huang; Rogenmoser, R.;”Speed optimization of edge-triggered CMOS circuits for gigahertz single-phase clocks”,Solid-State Circuits, IEEE Journal of Volume 31, Issue 3, March 1996 Page(s):456 – 465
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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1. 邱汝娜 林維言(2004)。邁向多元與包容的社會-談現階段外籍與大陸配偶的照顧輔導措施。社區發展季刊,105,頁6-19。
2. 邱汝娜 林維言(2004)。邁向多元與包容的社會-談現階段外籍與大陸配偶的照顧輔導措施。社區發展季刊,105,頁6-19。
3. 邱汝娜 林維言(2004)。邁向多元與包容的社會-談現階段外籍與大陸配偶的照顧輔導措施。社區發展季刊,105,頁6-19。
4. 林子雯(2000)。成人學生角色扮演、社會支持與幸福感之相關研究。正修學報,13,頁269-290。
5. 林子雯(2000)。成人學生角色扮演、社會支持與幸福感之相關研究。正修學報,13,頁269-290。
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7. 何青蓉(2003)。跨國婚姻移民教育的核心課題:一個行動研究的省思。教育研究集刊,49:4,頁33-60。
8. 何青蓉(2003)。跨國婚姻移民教育的核心課題:一個行動研究的省思。教育研究集刊,49:4,頁33-60。
9. 何青蓉(2003)。跨國婚姻移民教育的核心課題:一個行動研究的省思。教育研究集刊,49:4,頁33-60。
10. 邱琡雯(2003)。從多元文化主義觀點談嘉義縣外籍配偶的識字教育。成人教育,75,頁11-19。
11. 邱琡雯(2003)。從多元文化主義觀點談嘉義縣外籍配偶的識字教育。成人教育,75,頁11-19。
12. 邱琡雯(2003)。從多元文化主義觀點談嘉義縣外籍配偶的識字教育。成人教育,75,頁11-19。
13. 高迪理(1991)。社會支持體系概念之架構之探討。社區發展季刊,54,頁24-32。
14. 高迪理(1991)。社會支持體系概念之架構之探討。社區發展季刊,54,頁24-32。
15. 高迪理(1991)。社會支持體系概念之架構之探討。社區發展季刊,54,頁24-32。