توصيفگر ها :
مبدل آنالوگ به ديجيتال عبور از سطح , مبدل آنالوگ به ديجيتال آسنكرون , نمونه‌برداري تطبيق‌شونده , دقت تطبيق‌شونده
چكيده فارسي :
در سال‌ها‌ي اخير به دليل رشد روز افزون كاربردهاي زيست‌پزشكي و اينترنت اشياء به طراحي سيستم‌هاي جمع‌آوري‌كننده اطلاعات توجه ويژه‌اي شده است. در اغلب اين سيستم‌ها از پردازش ديجيتال به‌جاي پردازش آنالوگ استفاده مي‌شود، لذا لازم است اطلاعات دريافتي از حسگرها توسط يك مبدل آنالوگ به ديجيتال به داده‌هاي ديجيتال تبديل شوند. وجود نياز به كوچك‌شدن ابعاد و كاهش توان مصرفي اين سيستم‌ها براي كاربردهاي عملي باعث انجام تحقيقات بسياري در زمينه كاهش اتلاف توان‌هاي غيرضروري در آنها شده است. در برخي‌ها از اين كاربردها اطلاعات در بازه‌هاي زماني مشخص توليد نمي‌شود و در بازه‌هايي از زمان سيگنال تغييرات معناداري ندارد. بنابراين انجام نمونه‌برداري در بازه‌هاي زماني مشخص در اين‌گونه كاربردها، باعث اتلاف غيرضروري توان در بخش مبدل داده، فرستنده و پردازنده خواهد شد. يكي از راهكارهاي ارائه‌شده براي حل اين مشكل استفاده از مبدل‌هاي آنالوگ به ديجيتال عبور از سطح مي‌باشد. در اين مبدل‌ها به دليل نمونه‌برداري رويداد‌محور، الزامي به استفاده از پالس ساعت براي نمونه‌برداري نمي‌باشد. از اين رو در ساختارهاي متداول آن از مقايسه‌كننده‌هاي زمان‌پيوسته استفاده شده است. يكي از مشكلات اين نوع مبدل، محدوديت پهناي باند به دليل تاخير در حلقه فيدبك موجود بين ورودي و خروجي در ساختار آن مي‌باشد. در اين پايان‌نامه يك مبدل آنالوگ به ديجيتال عبور از سطح با قابليت دقت تطبيق‌شونده، پهناي باند بالا و توان مصرفي پايين معرفي شده است. با استفاده از قابليت دقت تطبيق‌شونده زماني‌كه شيب سيگنال ورودي افزايش مي‌يابد، دقت نمونه‌برداري به‌صورت تدريجي كاهش مي‌يابد تا فرصت كافي براي بازيافت مقايسه‌كننده و دنبال‌كردن تغييرات سيگنال ورودي فراهم شود. نتايج شبيه‌سازي مدار در تكنولوژي 0.18 μm در استاندارد CMOS نشان مي‌دهد كه مبدل طراحي‌شده براي تبديل يك سيگنال مقياس كامل با فركانس 10 kHz به مقادير ديجيتال با دقت معادل 6.36 bits، 540 nW توان از يك منبع تغذيه 0.8 V مصرف مي‌كند. با افزايش فركانس ورودي به 20 kHz دقت معادل به 5.15 bits كاهش مي‌يابد. ويژگي ديگر مبدل طراحي‌شده اين است كه به دليل كاهش تدريجي دقت مبدل با افزايش فركانس، شيب افزايش توان مصرفي در فركانس‌هاي بالا به‌طرز چشمگيري كاهش مي‌يابد.
چكيده انگليسي :
In recent years, because of the increasingly growth in biomedical applications and IoT, there has been a huge interest in data acquisition system design. In most cases of these systems, instead of analog processing, using digital processing is preferred. Therefore, it is necessary that the data received from sensors, turned into digital data by an ADC. The need for decrease in size and reduction in power consumption for practical applications, has been the reason for enormous researches about reducing unnecessary wasted powers in these system. In some applications, the new data will not be generated in specified time intervals and in some of these time intervals, the signal does not show any meaningful changes. Therefore in these applications, Sampling in specified time intervals, will cause the unnecessary waste of power in data converter, transmitter and processor. In order to face this challenge, one of the solutions is using Level-Crossing ADC. In LC-ADCs, because of the event-driven sampling, there is no need to use clock-pulse. Therefore, in conventional structures, continuous-time comparator is used. One of the LC-ADCs problems is bandwidth limitation because of the delay in feedback loop between output and input in its structure. In this thesis, an adaptive resolution high bandwidth low-power LC-ADC is proposed. With use of AR capability, when the input signal slope is increased, the sampling resolution will decrease gradually to providing enough time for comparator recovery and tracking signal changes. The simulation results of the proposed LC-ADC in 0.18 μm CMOS technology show that this LC-ADC consumes 540 nW from a 0.8 V power supply for converting a 10 kHz full-scale analog input signal to digital quantities with the ENOB of 6.36 bits. With increasing the input frequency to 20 kHz, the ENOB will decrease to 5.15. Another property of the proposed LC-ADC is that because of the gradually decreasing of resolution by increasing the input frequency, the increase rate of power consumption at high frequencies will significantly decrease.
