طراحی مبدل های آنالوگ به دیجیتال با ساختار تمام دیجیتال

در تکنولوژی های جدید cmos بلوکهای آنالوگ و سیگنال مرکب با مشکلاتی مواجه شده اند چون قابلیت عملکرد آنالوگ ترانزیستورها در تکنولوژی های جدید تنزل می یابد. برای مثال گین ذاتی ترانزیستورها کم شده است، کاهش ولتاژ تغذیه سوئینگ ولتاژ را کاهش می دهد اما نویز به این نسبت کم نمی شود و در نتیجه نسبت سیگنال به نویز که یکی از مشخصه های مهم می باشد، کاهش می یابد. به عبارت دیگر مدارات مجتمع آنالوگ به اندازه مدارات دیجیتال از رشد تکنولوژی منفعت نمی برند. مبدلهای آنالوگ به دیجیتال بخش اصلی بسیاری از بلوکهای سیگنال مرکب می باشند که ساختارهای متداول این مبدلها بصورت آنالوگ می باشد. اخیراً به منظور برخوردار شدن از مزایای رشد تکنولوژی و ایجاد بلوکهای کاملاً دیجیتال تمایل شدیدی به طراحی مبدلهای آنالوگ به دیجیتال با ساختار کاملاً دیجیتال بوجود آمده است. همچنین در تکنولوژی های جدید دقت زمان بهتر از دقت ولتاژ می باشد و در ساختارهای دیجیتال ارائه شده پردازش سیگنال در حوزه زمان انجام می شود و به همین دلیل مبدلهای زمان به دیجیتال (tdc ) به عنوان کوانتیزر زمان بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته اند. در روند دیجیتال سازی، بعضی از مبدلهای آنالوگ به دیجیتال ارائه شده ساختار کاملاً دیجیتال دارند و بعضی دیگر ساختار آنالوگ دارند که سازگار با روند ساخت مدارات دیجیتال می باشد اما از میان ساختارهای متداول برای تبدیل آنالوگ به دیجیتال روش تک شیب (single-slope) ساختار ساده ای دارد و دارای کمترین اجزای آنالوگ می باشد. در این پایان نامه یک ساختار جدید adc پیشنهاد شده است که از ترکیب ساختارهای مبدلهای تک شیب و تقریب متوالی الگو برداری شده است. در داخل این مبدل پیشنهادی یک بلوک مبدل زمان به دیجیتال می باشد که ساختاری که برای آن پیشنهاد شده مخصوص استفاده در adc ها می باشد که علی رغم داشتن دقت بالا، ساختار ساده و کم مصرفی دارد. عملکرد کل adc در حوزه زمان می باشد. یک مبدل 6 بیتی با این ساختار طراحی شده است که با سرعت 51ms/s، برای ورودی نرخ نایکوئیست دارای enob=4.79 و توان مصرفی آن817uw می باشد. همچنین مبدل زمان به دیجیتال هم بطور جداگانه مورد شبیه سازی قرار گرفته است و در یک نمونه ساختار طراحی شده که دارای دقت 5.4ps می باشد مقادیر dnl و inl به ترتیب 0.18lsb و 0.13lsb می باشند.