The paper architecture CMOS ADC with digital forecasting an inlet of the analog signal and signal transformation errors sectional ADCS from analog to howl convolution. It is shown that 12-bit CMOS ADC with project standards 0.18 micron provides high accuracy and speed of conversion to 600...1000 million samples/s when operating in hard conditions.
CMOS ADCS, key, accuracy, durability
Практика эксплуатации традиционных КМОП-АЦП на переключаемых конденсаторах, накопленная в последние годы, показывает, что точностные характеристики таких АЦП существенно деградируют с течением времени в «жестких» условиях эксплуата-ции, а простое применение КНИ-структуры не при-водит к принципиальному улучшению наблюдаемой ситуации. В результате этого возникли негативные последствия, которые тормозят развитие ряда научно-технических и промышленных секторов экономики России. Диапазон таких последствий достаточно широк - от автомобильной промышленности и средств радиосвязи, до ядерной энергетики и космических объектов, особенно ориентированных на, так называемый, дальний космос.
Способы решения указанной проблемы в аналогичных секторах экономики зарубежных стран в открытой печати не приводятся.
Основной причиной деградации характеристик традиционных КМОП-АЦП является утечка ключевых МОП-транзисторов, используемых для переключения конденсаторов в процессе преобразования аналоговых сигналов. Сами по себе конденсаторы, соз-даваемые в процессе изготовления кристаллов АЦП, обычно не вызывают претензий к качеству и надеж-ности.
По-иному обстоит дело с ключевыми МОП-транзисторами. Очень часто совсем незначительная на первый взгляд деградация характеристик этих транзисторов вызывает изменение зарядового состояния конденсаторов, которое приводит к заметному ухудшению точности УВХ и, в целом, всего тракта преобразования аналоговых сигналов.
В итоге появилось понимание, что изящная на пер-вый взгляд конденсаторная архитектура КМОП-АЦП оказывается недостаточно пригодной для построения аппаратуры для эксплуатации в условиях воздействия импульсных электрических и ионизирующих излучений, тяжелых заряженных частиц и высокоэнергетичных протонов.
Первым шагом в преодолении отмеченной выше проблемы можно считать создание 8…10-разрядных КМОП-АЦП с аналоговой сверткой [1, 2] и предсказанием входного аналогового сигнала [3, 4]. В таких АЦП применение УВХ не обязательно. Более того, применение методов [3, 4] сводится к тому, что на каждом шаге преобразования аналоговых сигналов роль прецизионного входного УВХ выполняет сам входной сигнал.
Однако при создании многоразрядных (12…14 бит) КМОП-АЦП прямое использование методов [1…4] оказывается невозможным.
1. Taft R.C. A 1,8-V 1,6-GS/s 8-b Self-calibrating Folding ADC with 7,26 ENOB at Nyquist frequency / R.C. Taft, C.A. Menkus, M.R. Tursi, O. Hidri and V. Pons. IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 2004. - vol.39. - No.12, pp. 2107-2115.
2. Rembeza, S. I. Vysokoskorostnoy bezkondensatornyy KMOP-ATsP s interpoliruyushchimi zashchelkami i reversiruemym taktirovaniem [Tekst] / S. I. Rembeza, V. S. Kononov. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. - 2012. - T. 8. - № 2. - S. 23-26.
3. U.S. Patent №5.266.952 - Wade Y. Stone et. Al. (1993): Feed Forward predictive Analog-to-digital converter.
4. Rembeza, S. I. Tsifrovoe prognozirovanie vkhodnogo analogovogo signala v 16-razryadnom KMOP-ATsP s KNI-podlozhkoy [Tekst] / S. I. Rembeza, V. S. Kononov. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. - 2013. - t.9. - № 2. - S. 27-32
