Analysis of SAR ADC quantization nonidealities and measurement of a 50Vpp input range 14bit 250kS/s SAR ADC

Analog'dan dijital'e çeviriciler fiziksel değerlerin büyüklüklerini, en yaygın olarak bir gerilim veya akım değerini, fiziksel değerin büyüklüğünü bir referansa göre temsil eden bir dijital değere çeviren elektronik enstrumanlardır. Bu çevrim işlemi, çeşitli hata faktörlerinden dolayı hiç bir zaman temsil edilen fiziksel değerin mükemmel bir temsili olamamaktadır. Analog'dan dijital'e çevirici entegre derelerin tasarımı bu hata faktörlerinin tespit edilmesini, optimizasonunu ve küçültülmesini geremektedir. Bunun yanı sıra, bu iyileştirme süreci çeviricinin güç harcaması, silikon üzerinde harcadığı alan ve devreyi çalıştırmak için gereken harici komponentlerin sayısı gibi diğer ikincil faktörlerin de minimizasyonunu gerekmektedir. Ek olarak, tasarlanan ve optimize edilen devrelerin karakterizasyonu ve performanslarının incelenmesi, tasarımın doğruluğunu garanti etmek açısından büyük bir önem taşımaktadır. Bu çalışmada SAR(successive approximation register) tipi analog'dan dijital'e çeviriciler, bir analiz, tasarım ve ölçüm senaryosunda incelenmiştir. SAR analog'dan dijital'e çeviricilerin temel çalışma prensipleri incelenmiş, ve analiz sırasında çevrim süresince görülen bozucu etkiler ve kuantalama işlemi sırasında çevrimde oluşan hata faktörleri tespit edilmiştir. Bir sonraki adımda analiz 50Vpp giriş aralığı bulundan 14bit çözünürlüklü ve 250kS/s örnekleme hızlı bir SAR ADC için sürdürülmüştür. Bahsedilen SAR ADC ve ADC'nin çalışma presipleri sunulmuş ve tespit edilen hata kaynakları SAR ADC sistemini gerçekleyen çeşitli devre elemanları ile ilişkilendirilmiştir. Nihai olarak SAR ADC'nin ölçümü için kurulan düzenek sunulmuştur. Ölçüm düzeneği kullanılarak SAR ADC karakterize edilmiş ve performans parametreleri çıkartılmıştır.