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새로운 디지털 인코딩 기법을 적용한 8비트 1GS/s 프랙셔널 폴딩-인터폴레이션 ADC
최동귀,김대윤,송민규,Choi, Donggwi,Kim, Daeyun,Song, Minkyu 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.9
본 논문에서는 폴딩 구조에 저항열 인터폴레이션 기법을 적용한 1.2V 8b 1GS/s CMOS folding-interpolation A/D 변환기(ADC)에 대해 논한다. 기존 폴딩 ADC가 갖는 경계조건 비대칭 오차를 최소화하기 위해 홀수개의 폴딩 블록과 프랙셔널 폴딩 비율(fractional folding rate)을 사용하는 구조를 제안한다. 또한, 프랙셔널 폴딩기법을 구현하기 위해 덧셈기를 사용하는 새로운 디지털 인코딩기법도 제안한다. 그리고 iterating offset self-calibration 기법과 디지털 오차 보정 회로를 적용하여 소자 부정합과 외부 요인에 의한 노이즈 발생을 최소화하였다. 제안하는 A/D 변환기는 1.2V 0.13um 1-poly 6-metal CMOS 공정을 사용하여 설계 되었으며 $2.1mm^2$ 유효 칩 면적과(A/D 변환기 core : $1.4mm^2$, calibration engine : $0.7mm^2$), 350mW의 전력 소모를 나타내었다. 측정결과 변환속도 1GS/s에서 SNDR 46.22dB의 특성을 나타내었다. INL 과 DNL 은 자체보정회로를 통해 모두 1LSB 이내로 측정되었다. In this paper, an 1.2V 8b 1GS/s A/D Converter(ADC) based on a folding architecture with a resistive interpolation technique is described. In order to overcome the asymmetrical boundary-condition error of conventional folding ADCs, a novel scheme with an odd number of folding blocks and a fractional folding rate are proposed. Further, a new digital encoding technique with an arithmetic adder is described to implement the proposed fractional folding technique. The proposed ADC employs an iterating offset self-calibration technique and a digital error correction circuit to minimize device mismatch and external noise The chip has been fabricated with a 1.2V 0.13um 1-poly 6-metal CMOS technology. The effective chip area is $2.1mm^2$ (ADC core : $1.4mm^2$, calibration engine : $0.7mm^2$) and the power dissipation is about 350mW including calibration engine at 1.2V power supply. The measured result of SNDR is 46.22dB, when Fin = 10MHz at Fs = 1GHz. Both the INL and DNL are within 1LSB with the self-calibration circuit.
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새로운 디지털 인코딩 기법을 적용한 8비트 1GS / s 프랙셔널 폴딩 - 인터폴레이션 ADC
최동귀(Donggwi Choi),김대윤(Daeyun Kim),송민규(Minkyu Song) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.1
본 논문에서는 폴딩 구조에 저항열 인터폴레이션 기법을 적용한 1.2V 8b 1GS/s CMOS folding-interpolation A/D 변환기(ADC)에 대해 논한다. 기존 폴딩 ADC가 갖는 경계조건 비대칭 오차를 최소화하기 위해 홀수개의 폴딩 블록과 프랙셔널 폴딩 비율(fractional folding rate)을 사용하는 구조를 제안한다. 또한, 프랙셔널 폴딩기법을 구현하기 위해 덧셈기를 사용하는 새로운 디지털 인코딩기법도 제안한다. 그리고 iterating offset self-calibration 기법과 디지털 오차 보정 회로를 적용하여 소자 부정합과 외부 요인에 의한 노이즈 발생을 최소화하였다. 제안하는 A/D 변환기는 1.2V 0.13um 1-poly 6-metal CMOS 공정을 사용하여 설계 되었으며 2.1mm<SUP>2</SUP> 유효 칩 면적과(A/D 변환기 core : 1.4mm<SUP>2</SUP>, calibration engine : 0.7mm<SUP>2</SUP>), 350mW의 전력 소모를 나타내었다. 측정결과 변환속도 1GS/s에서 SNDR 46.22dB의 특성을 나타내었다. INL 과 DNL 은 자체보정회로를 통해 모두 1LSB 이내로 측정되었다. In this paper, an 1.2V 8b 1GS/s A/D Converter(ADC) based on a folding architecture with a resistive interpolation technique is described. In order to overcome the asymmetrical boundary-condition error of conventional folding ADCs, a novel scheme with an odd number of folding blocks and a fractional folding rate are proposed. Further, a new digital encoding technique with an arithmetic adder is described to implement the proposed fractional folding technique. The proposed ADC employs an iterating offset self-calibration technique and a digital error correction circuit to minimize device mismatch and external noise The chip has been fabricated with a 1.2V 0.13um 1-poly 6-metal CMOS technology. The effective chip area is 2.1mm<SUP>2</SUP> (ADC core : 1.4mm2, calibration engine : 0.7mm2) and the power dissipation is about 350mW including calibration engine at 1.2V power supply. The measured result of SNDR is 46.22dB, when Fin = 10MHz at Fs = 1GHz. Both the INL and DNL are within 1LSB with the self-calibration circuit.
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