Anillo-oscilador con múltiples transconductores para conversión analógica a digital lineal
Autores: Alvero-Gonzalez, Leidy Mabel; Medina, Victor; Kampus, Vahur; Paton, Susana; Hernandez, Luis; Gutierrez, Eric
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Anillo-oscilador con múltiples transconductores para conversión analógica a digital lineal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Propone un enfoque basado en circuitos
No linealidad
Convertidores analógico-digitales basados en anillo de oscilador
Oscilador controlado por corriente
Transconductores
Oscilador
Linealizar
Función inversa corriente-frecuencia
Proceso CMOS
Mejora ENOB
Señal de voltaje de entrada diferencial
Diseño complejo
Potencia
área
Variaciones PVT
Variaciones de desajuste
Técnicas de calibración
Alta velocidad de banda
Aplicaciones de resolución media
5G
Internet de las Cosas
Dispositivos
Licencia
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Este documento propone un nuevo enfoque basado en circuitos para mitigar la no linealidad en convertidores analógico-digitales (ADC) basados en anillo de oscilador. El enfoque consiste en impulsar un oscilador controlado por corriente (CCO) con varios transconductores conectados en paralelo con diferentes condiciones de polarización. La corriente inyectada en el oscilador puede ser adecuadamente dimensionada para linearizar el oscilador, realizando la función inversa de corriente a frecuencia. Para evaluar el enfoque, se ha diseñado un ejemplo de circuito en un proceso CMOS de 65 nm, lo que resulta en una mejora de más de 3 ENOB en simulación para una señal de voltaje de entrada diferencial de alta amplitud de 800 mV, con un diseño considerablemente menos complejo y menor consumo de energía y área esperada en comparación con las soluciones basadas en circuitos de última generación. La arquitectura también ha sido verificada contra variaciones de PVT y desajustes, demostrando ser altamente robusta, requiriendo solo técnicas de calibración muy simples. La solución es especialmente adecuada para aplicaciones de resolución media de alta velocidad (decenas de MHz) (10-12 ENOB), como dispositivos 5G o del Internet de las cosas (IoT).
Descripción
Este documento propone un nuevo enfoque basado en circuitos para mitigar la no linealidad en convertidores analógico-digitales (ADC) basados en anillo de oscilador. El enfoque consiste en impulsar un oscilador controlado por corriente (CCO) con varios transconductores conectados en paralelo con diferentes condiciones de polarización. La corriente inyectada en el oscilador puede ser adecuadamente dimensionada para linearizar el oscilador, realizando la función inversa de corriente a frecuencia. Para evaluar el enfoque, se ha diseñado un ejemplo de circuito en un proceso CMOS de 65 nm, lo que resulta en una mejora de más de 3 ENOB en simulación para una señal de voltaje de entrada diferencial de alta amplitud de 800 mV, con un diseño considerablemente menos complejo y menor consumo de energía y área esperada en comparación con las soluciones basadas en circuitos de última generación. La arquitectura también ha sido verificada contra variaciones de PVT y desajustes, demostrando ser altamente robusta, requiriendo solo técnicas de calibración muy simples. La solución es especialmente adecuada para aplicaciones de resolución media de alta velocidad (decenas de MHz) (10-12 ENOB), como dispositivos 5G o del Internet de las cosas (IoT).