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배터리 관리 시스템을 위한 9-b 2MS/s 사이클릭 폴딩 ADC
권민아(Mina Kwon),김대윤(Daeyun Kim),송민규(Minkyu Song) 大韓電子工學會 2012 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.49 No.3
본 논문에서는 모바일 정보기기의 배터리 전력 관리를 제어하는 IBS(Intelligent Battery sensor), BMS(Battery Management System) 등의 PMIC(Power Management IC) 기술에 적합한 9b 2MHz 사이클릭 폴딩 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 제안한다. 제안하는 ADC는 응용기술에 적합한 고해상도를 만족시키는 동시에 폴딩 신호처리를 사용함으로써 고속 동작이 가능하다. 또한 폴딩 블록의 하나의 단만을 반복적으로 순환하는 구조로 설계되기 때문에 전체 크기가 줄어들 뿐아니라 전력소모도 최소화 할 수 있다. 제안하는 시제품 ADC는 0.35um 2P4M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 INL 및 DNL은 각각 ±1.5/±1.0 LSB 이내로 들어온 것을 확인하였다. 또한 2MS/s 동작 속도에서 SNDR 및 SFDR 이 각각 최대 48dB, 60dB이고, 전력 소모는 3.3V 전원 전압에서 110mW 이며 제작된 ADC의 칩 면적은 10mm²이다. A 9b MS/s CMOS cyclic folding A/D converter (ADC) for intelligent battery sensor and battery management systems is proposed. The proposed ADC structure is based on a cyclic architecture to reduce chip area and power consumption. To obtain a high speed ADC performance, further, we use a folding-interpolating structure. The prototype ADC implemented with a 0.35um 2P4M n-well CMOS process shows a measured INL and DNL of maximum 1.5LSB and 1.0LSB, respectively. The ADC demonstrates a maximum SNDR and SFDR of 48dB and 60dB, respectively, and the power consumption is about 110mW at 2MS/s and 3.3V. The occupied active die area is 10mm².
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트랜지스터 차동쌍 폴딩 기법을 적용한 250-MSamples/s 8-비트 폴딩 아날로그-디지털 변환기의 설계
이돈섭,곽계달 대한전자공학회 2004 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.41 No.11
본 논문에서는 저 전력, 고속 동작을 위하여 트랜지스터 차동쌍 폴딩 회로를 사용하는 CMOS 폴딩 ADC를 설계하였다. 본 논문에서는 제안한 트랜지스터 차동쌍 폴딩 회로에 대한 동작원리와 기존의 폴딩 회로에 비해 어떤 장점을 가지고 있는지 설명한다. 이 회로를 적용하여 설계한 ADC에서는 폴딩신호를 처리하기 위하여 16 개의 정밀한 전압비교기와 32 개의 인터폴레이션 저항을 사용하므로 저 전력, 고속동작이 가능하고, 작은 칩 면적으로 제작할 수 있다. 설계공정은 0.25㎛ double-poly 2metal n-well CMOS 공정을 사용하였다. 모의실험결과 2.5V 전원전압을 인가하고 250MHz의 클럭 주파수에서 45mW의 전력을 소비하였으며 측정값을 통하여 계산된 INL은 ±0.15LSB, DNL은 ±0.15LSB, SNDR은 10MHz 입력신호에서 50dB로 측정되었다. A CMOS folding ADC with transistor differential pair folding circuit for low power consumption and high speed operation is presented in this paper. This paper explains the theory of transistor differential pair folding technique and many advantages compared with conventional folding and interpolation circuits. A ADC based on transistor differential pair folding circuit uses 16 fine comparators and 32 interpolation resistors. So it is possible to achieve low power consumption, high speed operation and small chip size. Design technology is based on fully standard 0.25${\mu}{\textrm}{m}$ double poly 2 metal n-well CMOS process. A power consumption is 45mW at 2.5V applied voltage and 250MHz sampling frequency. The INL and DNL are within $\pm$0.15LSB and $\pm$0.15LSB respectively. The SNDR is approximately 50dB at 10MHz input frequency.
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500MSamples/s 6-비트 CMOS 폴딩-인터폴레이팅 아날로그-디지털 변환기
이돈섭,곽계달,Lee Don-Suep,Kwack Kae-Dal 한국정보통신학회 2004 한국정보통신학회논문지 Vol.8 No.7
본 논문에서는 HDD나 LAN 둥에 응용하기 위하여 아날로그 신호와 디지털 신호를 동시에 처리하는 VLSI의 내장용 회로로 사용하기에 적합한 CMOS 6-비트 폴딩-인터폴레이팅 AD 변환기를 설계하였다. 고속 데이터 통신에 사용하기 위하여 VLSI에 내장되는 아날로그 회로는 작은 칩의 크기와 적은 소비전력, 빠른 데이터 처리속도를 필요로 한다. 제안한 폴딩-인터폴레이팅 AD 변환기는 서로 다른 원리로 동작하는 2 개의 폴더를 캐스케이드로 결합하여 전압비교기와 인터폴레이션 저항의 개수를 현저히 줄일 수 있으므로 내장형 AD 변환기의 설계에 많은 장점을 제공한다 설계 공정은 0.25${\mu}m$ double-poly 2 metal n-well CMOS 공정을 사용하였다. 모의실험결과 2.5V 전원전압을 인가하고 500MHz의 샘플링 주파수에서 27mW의 전력을 소비하였으며 INL과 DNL은 각각 $\pm$0.lLSB, $\pm$0.15LSB이고 SNDR은 10MHz 입력신호에서 42dB로 측정되었다. In this paper, a 6-Bit CMOS Folding and Interpolating AD Converter is presented. The converter is considered to be useful as an integrated part of a VLSI circuit handling both analog and digital signals as in the case of HDD or LAN applications. A built-in analog circuit for VLSI of a high-speed data communication requires a small chip area, low power consumption, and fast data processing. The proposed folding and interpolating AD Converter uses a very small number of comparators and interpolation resistors, which is achieved by cascading a couple of folders working in different principles. This reduced number of parts is a big advantage for a built-in AD converter design. The design is based on 0.25m double-poly 2 metal n-well CMOS process. In the simulation, with the applied 2.5V and a sampling frequency of 500MHz, the measurements are as follows: power consumption of 27mw, INL and DNL of $\pm$0.1LSB, $\pm$0.15LSB each, SNDR of 42dB with an input signal of 10MHz.
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