Considered architecture CMOS ADC with digital forecasting input analog signal and converted education error signal sectional ADCS from analog 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. Noted that through simple modifications considered architecture can increase the bit CMOS ADC to 14 bits.
CMOS ADCS, key, accuracy, durability
I. ВВЕДЕНИЕ
Практика эксплуатации традиционных КМОП-АЦП на переключаемых конденсаторах, накопленная в последние годы, показывает, что точностные характеристики таких АЦП деградируют с течением вре-мени. Этот процесс существенно ускоряется при эксплуатации в «жестких» условиях, которые характеризуются наличием импульсных электрических и ионизирующих излучений, тяжелых заряженных частиц и высокоэнергетичных протонов. Простое применение КНИ-структур в данном случае не приводит к принципиальному улучшению наблюдаемой ситуации.
Отмеченная проблема привела к негативным последствиям, которые стали тормозить 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 эксплуатационной проблемы в аналогичных секторах экономики зарубежных стран в открытой печати практически не обсуждаются. Од-нако это вовсе не означает, что данной проблеме за рубежом не уделяется должного внимания.
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, создаваемые в процессе изготовления кристаллов АЦП, обычно не вызывают претензий к качеству и надежности. 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 замет-ному ухудшению точности устройств выборки/хранения информации (УВХ) и, в целом, всего тракта преобразования аналоговых сигналов. В итоге появилось понимание, что изящная на первый взгляд конденсаторная архитектура КМОП-АЦП оказывается недостаточно пригодной для построения аппаратуры для эксплуатации в «жестких» условиях.
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
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.
