Diseño de un convertidor digital a analógico (DAC) basado en memristores
Autores: Fahmy, Ghazal A.; Zorkany, Mohamed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Diseño de un convertidor digital a analógico (DAC) basado en memristores
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Memristor
DAC
Conversor analógico
SAR-ADC
área
Potencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
Un elemento memristor ha sido destacado en los últimos años y se ha aplicado a varias aplicaciones. En este trabajo, se propuso un convertidor digital a analógico (DAC) basado en memristores debido a que un memristor tiene un área baja, baja potencia y un voltaje umbral bajo. El DAC de memristor propuesto depende de la celda DAC básica, que consiste en dos memristores conectados en direcciones opuestas. Esta celda DAC básica se utilizó para construir y simular tanto un DAC de 4 bits como un DAC de 8 bits. Además, se ilustró un problema de camino furtivo y se proporcionó su solución. El diseño propuesto redujo el área en un 40%. El DAC de memristor de 8 bits ha sido diseñado y utilizado en un convertidor analógico a digital de registro de aproximación sucesiva (SAR-ADC) en lugar de en un DAC de capacitor (que requeriría un área grande y consumiría más potencia de conmutación). El SAR-ADC con un DAC basado en memristores logra una relación señal-ruido y distorsión (SNDR) de 49.3 dB y un rango dinámico libre de espurias (SFDR) de 61 dB con una fuente de alimentación de 1.2 V y un consumo de 21 uW. La figura de mérito (FoM) del SAR-ADC propuesto es de 87.9 fj/paso de conversión. Los diseños propuestos se simularon con parámetros optimizados utilizando un modelo de memristor adaptativo de umbral de voltaje (VTEAM).
Descripción
Un elemento memristor ha sido destacado en los últimos años y se ha aplicado a varias aplicaciones. En este trabajo, se propuso un convertidor digital a analógico (DAC) basado en memristores debido a que un memristor tiene un área baja, baja potencia y un voltaje umbral bajo. El DAC de memristor propuesto depende de la celda DAC básica, que consiste en dos memristores conectados en direcciones opuestas. Esta celda DAC básica se utilizó para construir y simular tanto un DAC de 4 bits como un DAC de 8 bits. Además, se ilustró un problema de camino furtivo y se proporcionó su solución. El diseño propuesto redujo el área en un 40%. El DAC de memristor de 8 bits ha sido diseñado y utilizado en un convertidor analógico a digital de registro de aproximación sucesiva (SAR-ADC) en lugar de en un DAC de capacitor (que requeriría un área grande y consumiría más potencia de conmutación). El SAR-ADC con un DAC basado en memristores logra una relación señal-ruido y distorsión (SNDR) de 49.3 dB y un rango dinámico libre de espurias (SFDR) de 61 dB con una fuente de alimentación de 1.2 V y un consumo de 21 uW. La figura de mérito (FoM) del SAR-ADC propuesto es de 87.9 fj/paso de conversión. Los diseños propuestos se simularon con parámetros optimizados utilizando un modelo de memristor adaptativo de umbral de voltaje (VTEAM).