Diseño de comparador de auto-calibración para ADCs SAR de 12 bits
Autores: Tang, Junlong; Wang, Yaodong; Gu, Hongbo; Zou, Wanghui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño de comparador de auto-calibración para ADCs SAR de 12 bits
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Novela
Auto-calibración
Comparador
ADC SAR
Circuito de ajuste de offset
Detección de bajo voltaje
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Se propone en este artículo un comparador de auto-calibración novedoso para un convertidor analógico-digital de aproximación sucesiva (SAR ADC) de 12 bits y 2.5 MSPS aplicado en una unidad de microcontrolador táctil (MCU) con pequeña área, alta precisión, rápida velocidad de respuesta y detección de bajo voltaje. Se empleó una combinación de almacenamiento de desplazamiento de entrada/salida (IOS/OOS) y un circuito de ajuste de desplazamiento para reducir el desplazamiento del preamplificador en cascada y el amplificador operacional de transconductancia (OTA), se diseñó un circuito de ajuste de desplazamiento novedoso con un controlador digital de 5 bits para reducir aún más el voltaje de desplazamiento residual, y también se implementó una tecnología de auto-calibración mejorada para compensar el error de conversión en el sistema SAR ADC al mínimo. Los resultados de simulación y medición muestran que el rango de calibración de desplazamiento referido a la entrada es de +/-9.15 mV a 0.61 mV/paso, la detección de bajo voltaje del SAR ADC se logra compensando el error de conversión al mínimo, y el número efectivo de bits (ENOB) y la figura de mérito (FoM) a 5 V de suministro y una tasa de 2.5 M/s en el SAR ADC de 12 bits con tecnología CMOS de 95 nm son de 11.33 bits y 726.6 fJ/paso de conversión, respectivamente. El comparador de auto-calibración propuesto aplicado en el sistema SAR ADC puede eliminar automáticamente el voltaje de desplazamiento causado por las no idealidades y cumplir con los requisitos del MCU táctil.
Descripción
Se propone en este artículo un comparador de auto-calibración novedoso para un convertidor analógico-digital de aproximación sucesiva (SAR ADC) de 12 bits y 2.5 MSPS aplicado en una unidad de microcontrolador táctil (MCU) con pequeña área, alta precisión, rápida velocidad de respuesta y detección de bajo voltaje. Se empleó una combinación de almacenamiento de desplazamiento de entrada/salida (IOS/OOS) y un circuito de ajuste de desplazamiento para reducir el desplazamiento del preamplificador en cascada y el amplificador operacional de transconductancia (OTA), se diseñó un circuito de ajuste de desplazamiento novedoso con un controlador digital de 5 bits para reducir aún más el voltaje de desplazamiento residual, y también se implementó una tecnología de auto-calibración mejorada para compensar el error de conversión en el sistema SAR ADC al mínimo. Los resultados de simulación y medición muestran que el rango de calibración de desplazamiento referido a la entrada es de +/-9.15 mV a 0.61 mV/paso, la detección de bajo voltaje del SAR ADC se logra compensando el error de conversión al mínimo, y el número efectivo de bits (ENOB) y la figura de mérito (FoM) a 5 V de suministro y una tasa de 2.5 M/s en el SAR ADC de 12 bits con tecnología CMOS de 95 nm son de 11.33 bits y 726.6 fJ/paso de conversión, respectivamente. El comparador de auto-calibración propuesto aplicado en el sistema SAR ADC puede eliminar automáticamente el voltaje de desplazamiento causado por las no idealidades y cumplir con los requisitos del MCU táctil.