بهبود دقت و پايداري مدار توليد شكل موج شيب با توان مصرفي پايين براي استفاده در مبدل‌هاي آنالوگ به ديجيتال تك‌شيب

Linearity and Stability Improvement of the Ramp Generator with Low Power Consumption for Single-Slope ADCs

دقت و توان مصرفي مدار توليد شكل موج شيب، از مهم‌ترين معيارها براي كاربردهاي مختلف، ازجمله در مبدل‌هاي آنالوگ به ديجيتال تك‌شيب (Single-Slope) مي‌باشد. در اين مقاله، يك مدار توليد شكل موج شيب با توان مصرفي كم و بهبود دقت و پايداري مدار نسبت به تغييرات پروسه، ولتاژ و دما با استفاده از بازخورد منفي ارائه شده است. همچنين روشي براي كاهش اثر آفست موجود در مدار متداول توليد شكل موج شيب ارائه شده است. معادلات استخراجي مدار پيشنهادي، بهبود دقت و پايداري مدار را با انتخاب درست اندازه قطعات پيش‌بيني مي‌كند. همچنين به‌منظور بررسي بهتر، مدار پيشنهادي در تكنولوژي 0.18-μm و CMOS طراحي شده است؛ شبيه‌سازي‌هاي آن بعد از استخراج مقاومت‌ها و خازن‌هاي پارازيتي در محيط نرم‌افزار Cadence انجام شده است. شبيه‌سازي‌هاي گوشه‌ها و مونت‌كارلو براي مدار پيشنهادي، به‌ترتيب بهبود بيشتر از يك و دو بيت دقت را نسبت به مدار معمول نشان مي‌دهند؛ اين درحالي است كه فضاي اشغالي مدار پيشنهادي مشابه به مدار معمول مي‌باشد و با در نظر گرفتن خازن ترانزيستوري اضافه‌شده، توان مصرفي مدار پيشنهادي با مدار متداول تقريباً يكسان است.

Linearity and power dissipation of ramp signals are the main key aspects for many applications such as single-slope ADCs. This paper presents a low power ramp generator with linearity improvement and a negative feedback for compensation of the variations in process, voltage, and temperature (PVT). In addition an approach for offset cancelation of ramp generator is presented. Derived equations of the proposed ramp generator circuit show the linearity improvement and PVT compensation of the output ramp, with proper choosing of device sizes. In addition, for proving of linearity enhancement, the circuit design and simulations were done in TSMC 0.18-μm technology with Cadence software. Corners analysis and Monte Carlo Simulation results show that linearity of the circuit improved more than 1-bit and 2-bit, respectively. While power dissipation of the circuit and total layout core area are not increased so much in comparison with conventional circuit.