마이크로 전력의 축차근사형 아날로그-디지털 변환기를 위한 시간 도메인 비교기

Abstract

본 논문에서는 저전압 고해상도 축차근사형 아날로그-디지털 변환기를 위한 시간-도메인 비교기를 제안한다. 제안하는 시간-도메인 비교기는 클럭 피드-스루 보상회로를 포함한 전압제어지연 변환기, 시간 증폭기, 그리고 바이너리 위상 검출기로 구성된다. 제안하는 시간-도메인 비교기는 작은 입력 부하 캐패시턴스를 가지며, 클럭 피드-스루 노이즈를 보상한다. 시간-도메인 비교기의 특성을 분석하기 위해 다른 시간-도메인 비교기를 가지는 두 개의 1V 10-bit 200-kS/s 축차근사형 아날로그-디지털 변환기가 0.18-<TEX>${\mu}m$</TEX> 1-poly 6-metal CMOS 공정에서 구현된다. 11.1kHz의 아날로그 입력신호에 대해 측정된 SNDR은 56.27 dB이며, 제안된 시간-도메인 비교기의 클럭 피드-스루 보상회로와 시간 증폭기가 약 6 dB의 SNDR을 향상시킨다. 구현된 10-bit 200-kS/s 축차근사형 아날로그-디지털 변환기의 전력소모와 면적은 각각 10.39 <TEX>${\mu}W$</TEX>와 0.126 mm2 이다. In this paper, a time-domain comparator is proposed for a successive approximation (SA) analog-to-digital converter (ADC) with a low power and high resolution. The proposed time-domain comparator consists of a voltage-controlled delay converter with a clock feed-through compensation circuit, a time amplifier, and binary phase detector. It has a small input capacitance and compensates the clock feed-through noise. To analyze the performance of the proposed time-domain comparator, two 1V 10-bit 200-kS/s SA ADCs with a different time-domain comparator are implemented by using 0.18-<TEX>${\mu}m$</TEX> 1-poly 6-metal CMOS process. The measured SNDR of the implemented SA ADC is 56.27 dB for the analog input signal of 11.1 kHz, and the clock feed-through compensation circuit and time amplifier of the proposed time-domain comparator enhance the SNDR of about 6 dB. The power consumption and area of the implemented SA ADC are 10.39 <TEX>${\mu}W$</TEX> and 0.126 mm2, respectively.