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容量 DAC の寄生容量が SAR ADC の精度に与える影響の検討

容量 DAC の寄生容量が SAR ADC の精度に与える影響の検討. ◎ ヴ　ミン　コア , 宮原　正也 , 岡田　健一 , 松澤　昭 東京工業大学大学院 理工学研究科電子物理工学専攻. 発表内容. 研究背景 SAR ADC の概要 SAR ADC の課題 まとめ. 研究背景. 近年アナログデジタル混載システムの発達と共に、アナログ・デジタル変換器 (ADC) の更なる高性能化が望まれている。 逐次比較型 ADC(SAR ADC) は容量 DAC 及び簡単なロジックで構成でき、低消費電力動作が可能な ADC として注目を浴びている。. SAR ADC の概要.

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容量 DAC の寄生容量が SAR ADC の精度に与える影響の検討

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Presentation Transcript

  1. 容量DACの寄生容量がSAR ADCの精度に与える影響の検討 ◎ヴ　ミン　コア, 宮原　正也, 岡田　健一, 松澤　昭 東京工業大学大学院 理工学研究科電子物理工学専攻

  2. 発表内容 • 研究背景 • SARADCの概要 • SARADCの課題 • まとめ K. Vu, Tokyo Tech.

  3. 研究背景 • 近年アナログデジタル混載システムの発達と共に、アナログ・デジタル変換器(ADC)の更なる高性能化が望まれている。 • 逐次比較型ADC(SAR ADC)は容量DAC及び簡単なロジックで構成でき、低消費電力動作が可能なADCとして注目を浴びている。 K. Vu, Tokyo Tech.

  4. SAR ADCの概要 SAR=Successive Approximation Register • デメリット • 低速 • 大面積 • メリット • 低消費電力 • 入力範囲大 • 高分解能 b0=0 Using Binary Search VDAC OUTPUT CODE = 010010 b2=0 b3=0 b5=0 VIN b4=1 b1=1 時間 K. Vu, Tokyo Tech.

  5. SAR ADCの課題 トータル容量値 N=10ビット ⇒　1024Cu 64Cu N n m • Cuは最小の容量値 • N = m+n 2-Stage Weighted Capacitor DAC　　　　　　　　　　　⇒小面積化 • 2-Stage WCDACは小面積だが、容量アレイの寄生容量により精度を劣化する恐れがある。 K. Vu, Tokyo Tech.

  6. 寄生容量とDNL特性 βC αC • DNL＝微分非線形性 • DNL小さい方がADCの性能はよい • DNLはβ、m、nの関数で表され、αに依存しない K. Vu, Tokyo Tech.

  7. 寄生容量とDNL特性 β=1.0 βC DNLmax [LSB] 面積 β大 β=0.5 β=0.1 面積最小点 m • βが増加する⇒DNL特性が劣化する • mを大きくすることでDNLの劣化を抑制可能 • 　トータルの容量値の最小点は　(m+n)/2 　　　　　⇒　精度と面積のトレードオフとなる K. Vu, Tokyo Tech.

  8. 寄生容量とゲインエラー特性　 ゲインエラー＝理想的な場合からずれた伝達関数の傾き α=1.0 Gain Error [%] αC α大 α=0.5 α=0.1 m • αはADCの精度に影響を与えない • αが増加する⇒DACの出力範囲小さくなる⇒コンパレータの感度に対する要求が厳しくなる • mを増加することでゲインエラーの劣化を抑制可能　 K. Vu, Tokyo Tech.

  9. まとめ • 寄生容量が2-Stage WCDACの線形特性及びゲインエラー特性に与える影響について検討した • LSBアレイに単位容量の0.5倍の寄生容量が付くと、DACのDNLは約0.5LSB劣化する。 • MSBアレイにおける寄生容量はADCの精度に直接影響を与えないが、DACの出力を小さくさせるためコンパレータの感度に対する要求を厳しくする。単位容量の0.5倍の寄生容量が付くと、約1.7%のゲインエラーが発生する。 • mを大きくすることによりDNLとゲインエラー特性を改善させることが可能であるが、容量面積を増えさせるため精度と面積のトレードオフとなる。 K. Vu, Tokyo Tech.

  10. END K. Vu, Tokyo Tech.

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