{pt_PT=Tracking ADC for Digitally Controlled DC-DC Converters} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Esta dissertação para a obtenção do grau de Mestre, tem como objectivo a realização de um conversor analógico-digital para ser implementado num conversor DC-DC digital. Os recentes avanços tecnológicos de dispositivos portáteis têm influenciado grandemente o rumo dos conversores DC-DC, requerindo uma maior eficiência, menor consumo e um controlo digital que necessita de um ADC. Este ADC é uma peça fundamental no seu funcionamento e por isso mesmo a sua implementação necessita de equilibrar o compromisso entre consumo e tempo de resposta. A solução apresentada é um conversor ADC assı́ncrono com uma estrutura tracking, no qual o consumo é minimizado pela criação de uma janela que segue a tensão de entrada, tornando assim o circuito mais eficiente nos momentos em que a variação da tensão de entrada é inferior ao tamanho da janela, 5mV . O ADC proposto opera a uma frequência de 8M Hz, para o qual um comparador baseado num par diferencial foi escolhido depois da simulação das várias topologias apresentadas. Os resultados obtidos para o ADC vão de encontro ao especificado, obtendo em operação normal um consumo de 30.20μW com um tempo de resposta de 154ns, enquanto que em modo de baixo consumo foi obtido um consumo de 10.23μW para um tempo de respota de 1.29μs. A implementação foi realizada na tecnologia UMC130nm e validada para variações de Monte Carlo, processo, temperatura e tensão., en=The objective of this master thesis work is to design an analog to digital converter to be imple- mented in a digitally controlled DC-DC. Emergent markets of portable devices push the demand for very low power, high efficiency DC- DC converters, with a digital control that requires an ADC. However, the design of an ADC where the trade-off between speed and energy consumption is well balanced is very challenging. The proposed solution is an asynchronous tracking ADC, where power is minimized by following the input voltage using a window with 5mV steps. This means that the output word is processed only if the input voltage becomes higher or lower than the limits of the sliding voltage window. The proposed tracking ADC is able to operate at 8M Hz, with a continuous time differential ampli- fier chosen after the evaluation of the comparators, as well as a binary weighted DAC. The obtained results for the ADC comply with its specifications, in normal operation the power consumption is 30.20μW with a response time of 154ns, and in ultra-low-power a 10.23μW power consumption is achieved with a response time of 1.29μs. The design was implemented in UMC130nm technology and it was validated with Monte Carlo, process, temperature and power supply corner analysis. }

Discussão: novembro 11, 2016, 9:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

João Paulo da Silva Brogueira (ist170186)

ORIENTADOR

Marcelino Bicho dos Santos

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar