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비트 확장을 이용한 전하재분배 방식 ADC의 설계
Design of a Charge-Redistribution ADC Using Bit Extension

김규철   (단국대학교 대학원 전자컴퓨터공학과UU0000336  ); 도형욱   (단국대학교 대학원 전자컴퓨터공학과UU0000336  );
  • 초록

    실세계에서 발생하는 물리적인 신호는 센서를 통하여 전기적 신호로 바뀌어 전자회로에 입력된다. 입력된 전기적 신호는 아날로그 형태인데 디지털 신호처리를 위해서 아날로그-디지털 변환기 (ADC Analog-Digital Converter)를 사용하여 디지털 신호로 변환시켜야 한다. 실리콘 마이크로 센서와 결합되어 사용되는 신호처리 회로 및 ADC는 단일칩에 구현되기 용이하도록 저전력 및 소면적으로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 실리콘 마이크로센서와 단일칩에 구현하기 적합하도록 실리콘 사용 면적을 대폭 줄인 전하재분배 방식의 ADC를 설계하였다. 설계된 방식은 4 비트 변환을 두 차례 수행하여 8 비트 변환을 하는 방식으로 기존 방식에 비해 커패시터 어레이의 면적을 1/16로 줄였다. 연적을 줄인 대신 변환에 사용된 클럭의 수는 2배 정도 증가되었으나 압력센서의 신호는 고속 변환이 요구되지 않으므로 압력센서에 적합하다고 할 수 있다.


    Physical signals generated in the real world are transformed into electrical signals through sensors and fed into electronic circuits. The electrical signals input to electronic circuits are in analog form, thus they must be converted to digital signals using an ADC(Analog-Digital Converter) for digital processing. Signal processing circuits and ADCs that are to be integrated on a single chip together with silicon micro sensors should be designed to have less silicon area and less power consumption. This paper proposed a charge redistribution ADC which reduces silicon area considerably. The proposed method achieves 8 bit conversion by performing 4-bit conversion twice. It reduced the area of capacitor array, which takes most of the ADC area, by 1/16 when compared to a conventional method. Though it uses twice the number of clocks as a conventional method, it would be appropriate to be integrated with a silicon pressure sensor on a single chip since it does not demand high conversion rate.


  • 주제어

    silicon micro-sensor .   ADC .   charge-redistribution .   capacitor array.  

  • 참고문헌 (8)

    1. Sensor Technology & Devices , / v.,pp.,
    2. Design of Analog CMOS Integrated Circuit , Behzad Razavi , / v.,pp.,
    3. CMOS circuit design, layout, simulation , Jacob Baker, R.;Harry W. Li;David E. Boyee , / v.,pp.,
    4. All-MaS Charge Redistribution Analog-to- Digital Conversion Techniques , James L. McCreary;Paul R. Gray , IEEE J. of Solid-State Circuits / v.SC-10,pp.,
    5. Analog and Design of Analog Integrated Circuit , Paul R. Gray;Robert G. Meyer , / v.,pp.,
    6. Successive Approximation Analog-to-Digitial Conversion Techniques in MOS Integrated Circuits;Memorandum No. ERLM554 , James L. McCreary , / v.,pp.,
    7. Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Conversion Techniques , David F. Hoeschele Jr. , / v.,pp.,
    8. CMOS Analog Circuit Design , Phillips E. Allen;Douglas R. Holberg , / v.,pp.,

 저자의 다른 논문

  • 김규철 (8)

    1. 1995 "객체 지향 멀티미디어 데이타베이스를 위한 멀티미디어 질의어" 電子工學會論文誌. Journal of the Korea institute of telematics and electronics. B b32 (5): 671~682    
    2. 1998 "고장검사 적용시의 버스충돌에 관한 연구" 정보처리논문지 = The transactions of the Korea Information Processing Society 5 (9): 2369~2377    
    3. 1998 "經路遲延故障 시뮬레이션의 效率的인 動的 메모리 使用에 관한 硏究" 정보처리논문지 = The transactions of the Korea Information Processing Society 5 (11): 2989~2996    
    4. 2002 "완전차동용량형 압력센서를 위한 적분형 C-V 변환기" 電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체 39 (9): 62~71    
    5. 2003 "실리콘 압력 센서의 디지털 보정 회로의 설계" 전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE 7 (2): 245~252    
    6. 2004 "FTTH용 CMOS Optical Link Receiver의 설계" 電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체 41 (1): 47~52    
    7. 2009 "동적 재구성이 가능한 SoC 3중 버스 구조" 전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE 13 (2): 101~107    
    8. 2011 "프록시를 이용한 NoC의 병목현상 해소 방법" 정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part A. Part A a18 (1): 25~32    

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