65 Nm teknolojisinde 8 Bit ADC için sıcaklığa duyarsız ultra düşük güç 0.7 V beslemeli giriş ve referans sürücüsü

CMOS teknolojisinin küçülmesiyle birlikte, ADC'lerin performansı alan, düşük besleme voltajı ve özellikle çok düşük güç tüketimi açısından iyileşmektedir. Bununla birlikte, CMOS teknolojisi küçülürken, teknolojinin analog performansı, sayısal performansına kıyasla ilerlememiştir. Bu, analog mimarisi nedeniyle ultra düşük güçlü ADC giriş sürücüsünün tasarımını zorlaştırmaktadır. Yerleşme süresi gereksinimleri, ADC giriş kapasitansı, düşük gürültü ve THD gereksinimleri, ADC giriş sürücüsünün ultra düşük güçte çalışması için performansını sınırlar. Öte yandan, çipsiz sürücüler gereksiz yere daha büyük alan kullanımına yol açmaktadır. Bu tez, 0,7 V beslemeli 8 bit ADC için çip üzerinde sıcaklığa duyarsız, ultra düşük güçte çalışan giriş ve referans sürücüsünün tasarımını sunar. Sıcaklık duyarsızlığı, sıcaklık değiştikçe ADC performansının düşmesini önlemek için sıcaklık ölçümleri söz konusu olduğunda önemli bir özelliktir. Önerilen tasarım, çalışma sıcaklığı aralığı boyunca (-40 ° C ila 125 ° C) 8 bit ADC'yi sürebilir. Önerilen ADC giriş sürücüsü, tek uçlu-diferansiyel sinyal dönüşümü, tamponlama, genlik ölçeklendirme, çıkış ortak mod ayarı ve filtrelemeyi gerçekleştirir. Tez çalışmasında, -40 ° C ile 125 ° C arasında çalışan ultra düşük güçte 0.7 V beslemeli sıcaklık sensörü ve 1V tam ölçekli giriş aralığına sahip 100 kSPS diferansiyel giriş SAR ADC kullanılmıştır. ADC referans sürücüsü, bant aralığı referans devresi ile ADC referans voltajı pini arasında akım kontrollü, ters çevrilmemiş birlik kazanç tamponu olarak yapılandırılmıştır. Cadence Virtuoso, şema-serim tasarımı için kullanılmış ve serim sonrası simülasyon sonuçları burada sunulmuştur. Simülasyon sonuçlarına göre, çalışma sıcaklığı aralığında ortalama güç tüketimi 111,53 µW'dır. En kötü senaryo olarak, toplam çıkış gürültüsü gerilimi -40 ° C'de 1.418 mV'tur. Giriş sürücüsü 244 Hz'de -72.51 dB'lik ve 976 Hz'de -70.88 dB'lik bir THD performansına sahiptir.