A 12-bit 10-MS/s Pipelined SAR ADC Sharing Flash ADC and Residue Amplifier of Multiplying DAC

Q: 이 논문에서 정의한 변환 일시정지 기능이란 무엇인가?

변환 일시정지 기능은 SAR ADC의 비동기 SAR 로직에 구현된 기능이다. 이는 FADC2와 SAR ADC 간의 비중첩 동작을 통해 기준 전압을 안정화하여, SAR ADC 동작 중 CDAC의 전하 공유로 인한 기준 전압 변동이 FADC2의 기준 샘플링에 노이즈를 유입시키는 것을 방지한다. 이를 통해 파이프라인드 SAR ADC의 전체적인 동적 성능을 향상시킨다.

Q: 제안된 파이프라인드 SAR ADC가 전력 소모와 면적을 줄이는 핵심 방법은 무엇인가?

연구 결과, 제안된 파이프라인드 SAR ADC는 1단계와 2단계에서 플래시 ADC와 잔류 증폭기를 공유하고, 최종 단계에 SAR ADC를 사용하여 전력 소모와 면적을 크게 줄였다. 특히, FADC와 잔류 증폭기 공유 방식은 전력 소모를 51%, 면적을 9% 감소시켜 효율적인 설계가 가능함을 보여주었다.

Hoyong Jung; Wonkyu Do; Cheonwi Park; Jaehong Ko; Young-Chan Jang

doi:10.5573/JSTS.2024.24.2.128

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저자정보: Hoyong Jung (Kumoh National Institute of Technology) Wonkyu Do (Kumoh National Institute of Technology) Cheonwi Park (DB GlobalChip) Jaehong Ko (DB GlobalChip) Young-Chan Jang (Kumoh National Institute of Technology)

저널정보: 대한전자공학회 JOURNAL OF SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY AND SCIENCE Journal of Semiconductor Technology and Science Vol.24 No.2

발행연도: 2024.4

수록면: 128 - 137 (10page)

DOI: 10.5573/JSTS.2024.24.2.128

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A pipelined successive approximation register (SAR) analog-to-digital converter (ADC) is proposed for display applications. It consists of three stages and a digital error correction logic (DCL). To reduce the power consumption and area of the proposed pipelined SAR ADC, the flash ADC (FADC) and the residue amplifier of the stages 1 and 2 are shared, and the stage 3 has an architecture of 7-bit asynchronous SAR ADC using a capacitor digital-to-analog converter (CDAC). The conversion pause function of the 7-bit asynchronous SAR ADC improves the performance of the pipelined SAR ADC by stabilizing the reference voltages through nonoverlapping operation between the FADC and SAR ADC. The proposed pipelined SAR ADC is designed using a 180-nm CMOS process with a supply of 1.8V. The designed pipelined SAR ADC has a SNDR of 72.97 dB and an ENOB of 11.83 bits for an analog input signal with a frequency of 4.7 MHz at a sampling rate of 10 MHz. Its area and power consumption are 0.282 mm² and 7.9 mW, respectively.

#Pipelined SAR analog-to-digital converter #flash ADC #residue amplifier #conversion pause function

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