500MS/s 6-비트 CMOS 2 단 폴딩 AD 변환기 = A 500MS/s 6-Bit CMOS 2 Stage Folding AD Converter

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this research, a 6-bit CMOS 2 stage folding AD converter is designed, which is useful as an embedded circuit for HDD or LAN application. A 2 stage folding structure is used to reduce the power consumption and the chip size of the folding AD converter. A transistor differential pair is applied as the second folding circuit. With the proposed folding AD converter, the number of comparators can be drastically reduced. As a result, big advantages can be taken regarding the power consumption, chip size, and operating speed. The folding amplifier output the fully differential signals for input voltage. As for the design technology, a 0.25μm double-poly 2 metal n-well CMOS process is applied. The power consumption is 32mW with voltage of 2.5V. The simulation results measured show INL and DNL of ±0.1LSB, and SNDR of 42dB with 10MHz input signal, the source voltage of 2.5V, and the sampling frequency of 500MHz.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 HDD나 LAN 등에 응용하기 위한 VLSI의 내장회로로 사용하기에 적합한 CMOS 6-비트 2 단 폴딩 AD 변환기를 설계하였다. AD 변환기의 소비전력과 칩 면적을 줄이기 위하여 폴딩이 2 번 반복되는 2 단 구조를 사용하였다. 두 번째 단에 사용하는 폴딩 회로로서 트랜지스터 차동쌍을 이용한다. 제안한 트랜지스터 차동쌍을 이용한 폴딩 AD 변환기는 디지털 출력을 얻기 위한 전압비교기의 개수를 현저히 줄이고 인터폴레이팅을 위한 사다리 저항을 사용하지 않으므로 소비전력과 칩 면적이 작아 내장회로의 응용에 많은 장점을 제공한다. 또한 폴딩 증폭기는 입력전압의 전 범위에서 완전 차동신호를 출력하도록 설계하여 비선형 동작특성이 현저히 개선된다. 제조 공정 기술은 0.25μm double-poly 2 metal n-well CMOS 공정을 사용하였다. 모의실험결과 2.5V 전원전압을 인가하고 500MHz의 샘플링 주파수에서 32mW의 전력을 소비하였으며 INL과 DNL은 각각 ±0.1LSB, SNDR은 10MHz 입력신호에서 42dB로 측정되었다.

참고문헌 (Reference)

• 1 "IEEE J. of Solid-State Circuits" An 8-bit Video ADC Incorporating Folding and Interpolation Techni -ques sc-22 : 994-953,
• 2 "CMOS Folding A/D Converters with Current-Mode Interpolation" 31 (31): 1248-1257, sep.1996.
• 3 "CMOS Analog Circuit Design" 96-103, 1987.
• 4 "An 80-MHz, 80-mW, 8-b CMOS Folding A/D Converter with Distributed Track-and-Hold Processing" 31 (31): 1846-1853, Dec.1996
• 5 "An 8-b 650-MHz Folding ADC" 27 (27): 1662-1666, dec.1992.
• 6 "A Monolithic 8-Bit Video A/D Converter" sc-19 (sc-19): 376-377, .1984.06
• 7 "A 70 -MS/s 110-mW 8-b CMOS Folding and Inter -polating A/D Converter" 30 (30): 1302-1308, dec.1995.
• 8 "A 400-Msample/s, 6-b CMOS folding ADC" 1932-1938, 1998.
• 9 "A 12b 50MSamples/s Cascaded Folding and Interpolating ADC" 134-135, 1997.
• 10 "400-M sample/s, 6-b CMOS Folding and Interpolating ADC" 33 (33): 1932-1938, Dec.1998