본 논문에서는 단일 폴리 공정을 기반으로 하여 8b 해상도로 200MHz의 고속 동작을 하기 위해 최적화된 시간 공유 서브레인징 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 제안한다. 제안하는 ADC는 높은 정확도를 요구하는 하위 ADC에 이중 채널 구조를 적용하여 높은 샘플링 주파수를 보장하였고, 새로운 기준 전압 인가 방식을 적용하여 기준 전압의 빠른 정착 시간을 얻으면서 동시에 칩 면적을 크게 감소시켰다. 기준 전압을 생성하는 저항열에서는 선형성 및 속도 향상을 위해 기존의 인터메쉬드 구조를 보완한 새로운 저항열을 사용하였다. 8 비트 수준의 정밀도에서 면적 및 전력 소모를 최소화하기 위해 공통 드레인(common- drain) 증폭기 구조를 사용하여 샘플-앤-홀드 증폭기(Sample-and-Hold Amplifier：SHA)를 설계하였으며, 입력단에 스위치와 캐패시터로 구성된 동적 공통 모드 궤환 회로(Dynamic Common Mode Feedback Circuit)를 사용하여 SHA의 동적 동작 범위(dynamic range)를 증가시켰다. 동시에 상위 ADC와 하위 ADC간의 신호 처리를 단순화시키기 위해 상위 ADC에 새로운 인코딩 회로를 제안하였다.
This work describes an 8b 200MHz time-interleaved subranging analog-to-digital converter (ADC) based on a single-poly digital CMOS process. Two fine ADCs for lower digital bits of the proposed ADC employ a time-sharing double-channel architecture to increase system speed and a new reference voltage switching scheme to reduce settling time of the reference voltages and chip area. The proposed intermeshed resistor string, which generates reference voltages for fine ADCs, improves linearity and settling time of the reference voltages simultaneously. The proposed sample- and-hold amplifier(SHA) is based on a highly linear common-drain amplifier and passive differential circuits to minimize power consumption and chip area with 8b accuracy and employs input dynamic common mode feedback circuits for high dynamic performance at a 200MHz sampling rate. A new encoding circuit in a coarse ADC simplifies the signal processing between the coarse ADC and two successive fine ADCs.
