High speed data acquisition techniques for pipelined analog to digital converters in IHP SiGe BiCMOS 0.13 µm
IHP SiGe BiCMOS 0.13 µm'de boru hattı analogdan dijitale çeviriciler için yüksek hızlı veri elde etme teknikleri
- Tez No: 872575
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUFAN COŞKUN KARALAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çözünürlüğe göre analogdan dijitale dönüştürücü pazarı 8-b, 10-b, 12-b, 14-b, 16-b ve diğerleri olarak sınıflandırılabilir. Farklı çözünürlüklerin entegrasyonu, çeşitli uygulamaların gereksinimleri ile ortaya çıkmaktadır. 12-b çözünürlük türü, 2018 yılında analogdan dijitale dönüştürücü pazarına öncülük etti. 16-b çözünürlüğün, gelecekte liderliği alması bekleniyor. 5G iletişimi için 12-b'in benimsenmesi, ADÇ pazarının büyümesi için bir fırsattır. Mayıs 2019'da Texas Instruments, sektördeki en geniş bant genişliğine, en düşük güç tüketimine ve en hızlı örnekleme hızına sahip yenilikçi, ultra yüksek hızlı bir ADÇ'yi piyasaya sürdü. Bu dönüştürücünün, mühendislerin 5G testi için verimli ölçüm doğruluğu elde etmelerine, osiloskoplar ve radar uygulamalarına (doğrudan X-bandı örnekleme) yardımcı olması bekleniyor. Bu doktora tez çalışmasında, SiGe BiCMOS 0.13 μm'de 1.6 GS/s'ye kadar örnekleme frekanslarına sahip kalibrasyonsuz elde edilen simülasyon sonuçlarına göre düşük giriş işareti frekansında 8-b ve en yüksek giriş frekansı olan 799 MHz'de 6.4-b üstünde ENOB sağlayabilen tek yönlü fiziksel 11-b bir boru hattı ADÇ sunulmaktadır. ADÇ'miz için, örnekle-tut kuvvetlendirici'nin (SHA) ADÇ'lerde en çok güç tüketen alt bloklardan biri olması ve kaçınılmaz gürültü ve bozulma getirmesi nedeniyle örnekle ve tut kuvvetlendiricisiz (SHA-less) mimari tercih edildi. 8x 1.5-b kaskad katlar ve arka uç 3-b flash ADÇ'ye sahip kompozit bir ADÇ mimarisi, 11-b'e kadar çözünürlüğe ulaşmak için tasarlanmıştır. ISI'yi azaltmak için yeni bir MDAC önerildi. Ayrıca, 6.43 GHz birim band genişliği ve 80 dB DC kazanç gerçekleştiren yeni bir BiCMOS RA uygulandı. Diferansiyel saat sürücüsü ve saat seviyesi kaydırıcıları ile 1.6 GHz örtüşmeyen farklı saat fazları oluşturma mimarisi tasarlanmıştır. Saat üretme sisteminin kendisi, simülasyonlarda 1.6 GHz saat sinyalinde, SNRjitter, 57 dBc'ye ulaşır. İTÜ VLSI'da yapılan ölçümlerin sonuçlarına tezde yer verilir. 1.6 V beslemeli ve 2.2 mm x 3 mm silikon alanı kaplayan ADÇ'miz, SiGe BiCMOS 0.13 μm'de gerçeklenir.
Özet (Çeviri)
The resolution of the analog-to-digital converter market may be categorized into 8-b, 10-b, 12-b, 14-b, 16-b, and other options. The incorporation of several resolutions arises from the demands of different applications. In 2018, the 12-b resolution lead the market for analog-to-digital converters. The 16-b type is expected to overtake and become the dominant force in the future. The use of 12-b for 5G connectivity presents a favorable opportunity for market expansion. Texas Instruments unveiled a groundbreaking ADC in May 2019, boasting the industry's largest bandwidth, lowest power consumption, and fastest sampling rate. This converter is anticipated to assist engineers in attaining optimal measurement precision for 5G testing, oscilloscopes, and direct X-band sampling in radar applications. In this work, a one way 11-b pipeline ADC, designed in a SiGe BiCMOS 0.13 μm, is presented. It has sampling frequencies up to 1.6 GS/s and can provide above 8-b ENOB for the low input signal frequency and 6.4-b ENOB for the highest input frequency of 799 MHz according to the simulation results obtained without calibration. For our ADC, sample-and-hold amplifier-less (SHA-less) architecture was preferred since the SHA was one of the most power-consuming sub-blocks, and brought inevitable noise and distortion. A composite ADC architecture, having 8x 1.5-b cascaded stages and a back-end 3-b flash ADC is designed to reach up to 11-b physical resolution. A novel MDAC is proposed to mitigate ISI. Moreover, a novel BiCMOS residue amplifier (RA), which performs 6.43 GHz UGB and 80 dB DC gain, is implemented. A non-overlapping clock generation architecture at 1.6 GHz is devised, incorporating a differential clock driver and clock level converters.The SNRjitter of the clock generation system is 57 dBc at a clock signal frequency of 1.6 GHz. The results of the measurements carried out at ITU VLSI are included in the thesis. SiGe BiCMOS 0.13 μm process is utilized to fabricate the complete ADC, which has a 1.6 V supply and a silicon area of 2.2 mm × 3 mm.
Benzer Tezler
- Denizden soğutma amaçlı su alma yapıları
Sea water intake structures for cooling purposes
MUSTAFA KAVAS
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- CFRP plakalarda delaminasyon hasarının makina öğrenmesi ile tahmin edilmesi
Predicting delamination failure in CFRP composite plates with machine learning algorithms
AMMAR TARIK DİNÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Compressed sensing techniques for accelerated magnetic resonance imaging
Hızlandırılmış manyetik rezonans görüntüleme için sıkıştırılmış algılama teknikleri
EFE ILICAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TOLGA ÇUKUR
- Katmanlı ortamlarda fotoakustik görüntüleme için ses hızı tahmin yöntemi geliştirilmesi
Development of a sound speed estimation method for photoacoustic imaging in layered media
HASAN AKYÜREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ÖZDEMİR
- Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu (YH-AKM) geliştirilmesi ve çeşitli uygulamaları
Development of high speed atomic force microscopy and its applications
ÜMİT ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER