¿Qué topologías se utilizan para DAC CMOS de potencia ultra baja?

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¿Qué esquemas, topologías o algoritmos son adecuados para el diseño DAC de potencia ultra baja? Puede asumir los siguientes requisitos de diseño (son flexibles):

  • Diseño CMOS totalmente personalizado (esto no es una pregunta de compra comercial)
  • tasa de derechos del 10%
  • Hasta 50 MS / s
  • entrada de 8 bits
  • Razonablemente robusto al desajuste, variación del proceso y ruido de la fuente de alimentación
  • Los requisitos de ruido y área son flexibles
  • Debería ser apropiado para la operación por debajo del umbral debido a las restricciones de la fuente de alimentación
  • La optimización de energía es la prioridad más alta

Actualmente estoy considerando un PWM DAC basado en temporizador, pero no estoy seguro de la idoneidad para ULP.

Tenga en cuenta que no es posible proporcionar una propuesta de diseño completo en la respuesta, esta es una solicitud de técnicas relevantes . Es por eso que los requisitos son solo estimaciones aproximadas que deben tomarse con un grano de sal.

    
pregunta travisbartley

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R-2R nunca se hace, consume mucha área, se empareja extremadamente mal, tiene parásitos demasiado altos, etc., etc.

Celdas y técnicas de condensadores conmutados y, casi con certeza, el diseño diferencial mantendrá el día.

Si su proceso es digital rico y analógico, entonces un enfoque sigma delta le dará los resultados correctos.

  
    

"Norsworthy, Steven R., Richard Schreier y Gabor C." Temes. "Convertidores de datos Delta-Sigma: teoría, diseño y simulación". Ed. Gabor C. Temes ,. Wiley-IEEE Press, 1996.

  

Un DAC de tubería de 8 etapas con 1 bit por etapa también funcionará, pero ahora necesitarás al menos un buen amplificador por etapa. Moverse a 1.5 bits por etapa producirá mejores resultados, pero a costa de tener más lógica para interpolar y controlar las etapas de 1.5 bits.

  
    

M. Moussavi, R. Mason y C. Plett, “Un convertidor digital a analógico canalizado, cuasi pasivo, diferencial, insípido, bipolar, diferencial, con 17.664 MSps de frecuencia de muestreo y -85 dB THD”, ESSCIRC 2002, pp. 699–702, septiembre . 2002.

  

Esto está basado en BJT (estremecimiento) pero los conceptos subyacentes son adaptables a CMOS.

Para 8 bits, una aproximación C-2C con una precarga y luego liquidación probablemente funcionará bien, pero se necesitan tapas P-P o M-M. No puede usar tapas de puerta para eso debido a su sub-umbral (y al cambio subsiguiente de capacitancia en las puertas), pero el cambio de sub-umbral probablemente esté bien. El proceso es desconocido. - Aquí hay un documento que está bien:

  
    

L. cong, “Pseudo C-2C Ladder-Based Data     Técnica de conversión, “IEEE TRANSACTIONS EN CIRCUITOS Y SISTEMAS — II: PROCESAMIENTO ANALÓGICO Y DE SEÑAL DIGITAL, vol. 48, no. 10, pp. 927–929, septiembre de 2001.

  

y ...

  
    

L. Terman y L. Heller, "Una red de condensadores ponderados de dos etapas para la conversión D / AA / D", REVISTA IEEE DE CIRCUITOS DE ESTADO SÓLIDO, enero de 1979.

  

Siempre recomiendo este documento para aquellos preocupados por el emparejamiento:

  
    

P. Drennan y C. McAndrew, “Un modelo integral de desajustes de MOSFET”, REUNIÓN INTERNACIONAL DE DISPOSITIVOS DE ELECTRÓN, páginas 167–170, 1999.

  

Para el umbral inferior (circuitos translineales) recomiendo a los autores Wiegerink, Seevinck y Mulder para los buenos textos.

y para terminar, aquí hay un documento de rampDAC.

  
    

E. Delagnes, D. Breton, F. Lugiez y R. Rahmanifard, “Un ADC de rampa multicanal de bajo consumo de energía simple     Con un reloj virtual de hasta 3.2 GHz, "IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 54, no. 5, pp. 1735–1742, febrero de 2010.

  
    
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