Tıme-domaın hıgh speed adc cırcuıts
Zaman bölgesi tabanlı yüksek hızlı analog-sayısal dönüştürücü devreleri
- Tez No: 958797
- Danışmanlar: DOÇ. DR. RAMAZAN KÖPRÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Işık Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Bu tez, 100 nm CMOS teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilmiş iki yüksek çözünürlüklü zaman-sayısal dönüştürücünün tasarımını, benzetimini ve performans analizini sunmaktadır. Farklı sinyal kontrolü ve kenar algılama ihtiyaçlarına yönelik olarak geliştirilen iki ayrı mimari strateji, nanosaniyenin altı zaman çözünürlüğü elde etmeyi ve GHz seviyesindeki uygulamalarla uyumluluğu hedeflemektedir. İlk mimaride, girişlerden elde edilen eğimli sinyallerle doğru zamanlama sağlayan iki adet gerilimden-zamana dönüştürücü kullanılmıştır. Bu sinyaller, üst üste binmiş tamponlardan ve eşzamanlılık algılayabilen beş transistörlü TSPC mantığına sahip flip-flop'lardan oluşan bir gecikme hattı aracılığıyla işlenmiştir. Zaman farkının yakalandığı bu yapıdan elde edilen termometre kodu, çoklayıcı tabanlı Gray kodlayıcı ile sayısal formata dönüştürülmüş ve direnç-merdivenli bir sayısal-analog dönüştürücü aracılığıyla tekrar analog sinyale çevrilmiştir. Bu yapı, yüksek hassasiyet ve ince zaman çözünürlüğü sağlamak amacıyla tasarlanmıştır. İkinci mimaride ise sinyal üretim bloğu sadeleştirilmiş; yalnızca tek bir gerilimden-zamana dönüştürücü ve periyodik darbeler üreten bir sinyal kaynağı kullanılarak girişler oluşturulmuştur. Bu tasarımda, sadece yükselen kenarları algılayan flip-flop'lar kullanılarak daha temiz ve tutarlı zamanlama elde edilmiştir. Çıktılar, ağaç yapılı ikili bir kodlayıcı ile kodlanmış ve ilk tasarımda kullanılan aynı sayısal-analog dönüştürücü üzerinden analog forma dönüştürülmüştür. Sistem, yüksek hızda çalışmaya ve mimari sadeliğe odaklanılarak yapılandırılmıştır. Her iki tasarım da Cadence Virtuoso simülasyon ortamında modellenmiş ve MATLAB kullanılarak çözünürlük, doğrusal olmama, dönüştürme süresi ve güç tüketimi gibi temel performans kriterleri açısından değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, her iki mimarinin de CMOS teknolojisine uygun, güvenilir ve kesin zaman aralığı dijitalleştirme çözümleri sunduğunu ve farklı sinyal kontrol yapıları için esnek uygulama olanakları barındırdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis delivers the design, simulation, and performance analysis of two high-resolution Time-to-Digital Converters (TDCs), both achieved by means of the Vernier Delay Line (VDL) principle and in 100 nm CMOS technology. Two different architectural strategies designed for diverse signal control and edge detection needs are presented, targeting sub-nanosecond time resolution and GHz-range applications compatibility. The first architecture uses two voltage-to-time converters (VTCs) for generating accurate START and STOP signals from the ramp nature of the inputs. These are processed by a Vernier Delay Line with overlapped buffers and overlap-sensitive 5-transistor TSPC flip-flops, spotting the accurate coincidence point of signals. This resultant thermometer code is then encoded by a MUX-based Gray code encoder and a resistor-ladder digital-to-analog converter (DAC) in order to reconstruct the analog signal. This combination is set up for fine timing resolution and high precision. The design in the second option simplifies the signal generation block by employing a single VTC together with a periodic pulse (Vpulse) generator for producing the START and STOP signals. In this design, edge-triggered flip-flops are incorporated in the delay line for detecting rising edges, allowing for improved and more consistent timing in high-frequency applications. The output is encoded by way of a binary encoder with a tree structure and then passed into the same DAC employed in the first design. This system is designed for high-speed operation and simplicity of architecture. Both designs were simulated in the Cadence Virtuoso environment and examined in MATLAB with respect to critical performance characteristics like resolution, differential non-linearity (DNL), conversion time, and power consumption. They both prove to yield consistent, CMOS-compatible solutions for accurate time interval quantization in applications up to the GHz level, with flexibility for applications with diverse signal control schemes.
Benzer Tezler
- Alan programlanabilir kapı dizisi ile sigma-delta modülatörlerin gerçeklenmesi
Implementation of sigma-delta modulator via FPGA
ÖMER FARUK ALÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET GEDİKPINAR
- Yüksek çözünürlüklü, direnç dizesi tipli sayısaldan analoğa dönüştürücülerde dinamik hata mekanizmalarının incelenmesi
Investigating dynamic error mechanisms of high resolution resistor string D/A converters
EMRE TOPÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TÜRKER KÜYEL
- Doğrultucularla kontrol edilen dc motorlarda modların tanımlanması ve analizi
Analysis of operating modes of controlled rectifier driven dc motors
AHMET KAYMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET AKBABA
- A 14-bit 100-kHz continuous-time delta-sigma analog-to-digital converter for Hall effect based current sensor application
Hall etkisi bazlı akım sensörü uygulaması için 14-bit 100-kHz sürekli zamanlı delta-sigma analog dijital çevirici
ALPER GİRGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUFAN COŞKUN KARALAR
- MMSE esaslı ilklendirmeli zaman domeni kanal denkleştirciler
MMSE based intialized time domain equalizers
KADİR TÜRK
Doktora
Türkçe
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL KAYA