一个低功率管道ADC的设计,用于物联网应用

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 集成电路设计 集成电路设计
• 低功率电子产品 低功率电子产品

背景情况:

• 物联网 (IoT) 需要为广泛的传感器网络提供节能数据转换.
• 传统的管道ADC通常在低数据速率应用中难以满足严格的功率限制.
• 尽量减少电力消耗对于延长电池驱动物联网设备的运行寿命至关重要.

研究的目的:

• 提出和验证一个低功耗,高性能10位20 MS/s管道式模拟到数字转换器 (ADC).
• 通过创新的ADC架构和电路设计,解决物联网通信系统的功耗挑战.
• 展示一种新的操作放大器 (op-amp) 设计,提高效率并减轻管道ADC中的交叉声调.

主要方法:

• 采样和保留无放大器 (无SHA) 架构的实施.
• 利用电容量缩放和动态比较器来降低功率.
• 开发了一种具有内部管道阶段切换的新型增益增强操作放大器,以减少交叉声和记忆效应.
• 在180nmCMOS工艺中制造.

主要成果:

• 实现了61.83dB的无假动态范围 (SFDR) 和54.15dB的信号噪声和扭曲比 (SNDR).
• 证明了出色的线性,最大DNL为0.36 LSB,INL为0.67 LSB.
• 采用1.8V电源的采样速率为20MS/s,耗电量少于5mW,显示出优越的功率效率.

结论:

• 拟议的低功耗管道式ADC非常适合电力受限制的物联网应用.
• 新的操作放大器设计和节能技术有效地降低了能源消耗,而不会影响性能.
• 这项工作为现代无线通信系统的节能模拟数字转换做出了重大贡献.