Dissertação

{en_GB=ADC for IoT Systems} {} EVALUATED

{pt=Hoje em dia, os projetistas de circuitos analógicos enfrentam problemas devido à continua diminuição dos tamanhos dos dispositivos, que resulta numa redução contínua da tensão de alimentação do sistema. Esta redução provoca, entre outros problemas, uma redução no alcance de tensão de entrada e em limitações de linearidade. Por outro lado, esta redução do tamanho dos dispositivos leva a que células digitais, tais como portas lógicas ou osciladores, apresentem tempos de propagação cada vez mais rápidos. Então, surge uma nova abordagem no dimensionamento de circuitos analógicos, na qual a quantificação clássica do sinal analógico de entrada no domínio da tensão é substituída por quantificação no domínio temporal. Esta substituição pode ser feita de duas formas: utilizar um Oscilador Controlado por Tensão para converter a amplitude analógica de entrada, no domínio da tensão, em frequência e posteriormente quantificar esta frequência; utilizar um Conversor Tensão Tempo para produzir dois sinais digitais cujo intervalo de tempo entre estes é proporcional à amplitude do sinal de entrada e um Conversor Tempo Digital para quantificar esse intervalo de tempo. Nesta dissertação, descreve-se um Conversor Analógico Digital, com quantificação no Domínio Temporal baseada em intervalo de tempo, através de uma abordagem de dobragem no domínio temporal. Este conversor tem uma resolução de 7 bits, funciona a 2.5 GS/s e apresenta 6.32 ENOB, em condições típicas. Este ADC consome 33.6 mW atingindo assim uma Figura de Mérito de Walden de FOM=168.1fJ/conv-step., en=Nowadays, the designers of analog circuits face problems due to the ever-decreasing device sizes, which require the system voltage to decrease. Among other limitations, this leads to a reduced input voltage swings and linearity problems. On the other side of the coin, technology scaling allows the digital cells, such as logic gates and oscillators, to show faster propagation times. Therefore, in the analog design arises a new approach, in which a Time-Domain Quantization replaces the classical Voltage Domain Quantization. There are two different ways to implement Time-Domain Quantization: one way uses a Voltage Controlled Oscillator to convert the input signal from the voltage domain to the frequency and then quantify that frequency; the other uses a Voltage-to-Time Converter to produce two digital signals. The time difference between the digital signals is proportional to the input signal amplitude. Then, a Time to Digital Converter quantifies that time interval. In this dissertation, an Analog-to-Digital Converter was designed, with time interval based Time Domain Quantization, through a time-domain folding approach. It has a 7 bit resolution, operates at 2.5GS/s, and features 6.32 ENOB in typical conditions. This ADC consumes 33.6 mW, leading to a Walden Figure of Merit of FOM_W=168.fJ/conv-step.}
{pt=Conversor Analógico Digital, Quantificação no Domínio Temporal, Oscilador Controlado por Tensão, Conversor Tensão Tempo, Conversor Tempo Digital, en=Analog to Digital Converter, Time Domain Quantization, Voltage Controlled Oscillator, Voltage to Time Converter, Time to Digital Converter}

Janeiro 18, 2021, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Pedro Miguel Ferreira Figueiredo

Synopsys

Especialista

ORIENTADOR

Jorge Manuel Dos Santos Ribeiro Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado