An 11-bit Cryo-CMOS SAR ADC Using Energy-Scalable Comparator for Image Sensors in Space Telescope

Q: 이 논문에서 정의한 에너지 가변형 비교기란 무엇인가?

에너지 가변형 비교기는 기존 FIA(Floating Inverter Amplifier) 기반 비교기의 빠른 비교 속도와 높은 전류 효율을 유지하면서, VCO(Voltage-Controlled Oscillator) 기반 비교기의 에너지 가변성을 통합한 비교기이다. 이는 입력 차이가 클 때 에너지를 절약하고, 입력 차이가 작을 때는 낮은 노이즈 성능을 유지하기 위해 고안되었다.

Q: 우주망원경용 SAR ADC의 에너지 효율을 높이는 핵심 방법은 무엇인가?

연구 결과, 제안된 에너지 가변형 FIA 기반 비교기는 입력 차이에 따라 2단 래치 트리거 지연 시간을 조절하여 에너지 효율을 높인다. 큰 입력 차이에서는 빠르게 래칭하여 불필요한 에너지 소비를 줄이고, 작은 입력 차이에서는 기존 방식과 동일한 에너지를 사용하여 낮은 노이즈 성능을 유지한다.

Jaehyuk Lee; Changyub Lee; Changjoo Park; Dongpil Chang; Minkyu Yang; Jeongmyeong Kim; Seong-Mo Moon

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저자정보: Jaehyuk Lee (University of Science and Technology) Changyub Lee (University of Science and Technology) Changjoo Park (Electronics and Telecommunications Research Institute) Dongpil Chang (Electronics and Telecommunications Research Institute) Minkyu Yang (Korea Advanced Institute of Science and Technology) Jeongmyeong Kim (Korea Advanced Institute of Science and Technology) Seong-Mo Moon (University of Science and Technology)

저널정보: 대한전자공학회 대한전자공학회 학술대회 2025년도 대한전자공학회 하계학술대회 논문집

발행연도: 2025.6

수록면: 393 - 397 (5page)

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This paper presents a cryogenic energy-scalable comparator designed for image sensors in space telescopes. The proposed comparator maintains the fast comparison speed, high current efficiency (gm/ID), and intrinsic common-mode rejection ability of conventional floating inverter amplifier (FIA), while incorporating the energy scalability of voltage-controlled oscillator (VCO)-based comparators. The proposed comparator is implemented in an 11-bit cryo-CMOS SAR ADC, which is designed in 65-nm CMOS, and it achieves an SNDR of 65.2 dB and a Schreier FoM (FoMS) of 174 dB at a sampling rate of 5 MS/s.

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