Contribuţii la concepţia unui convertor numeric/analogic în tehnologie CMOS

Abstract

Autorul îsi dezvoltă întreaga lucrare pe proiectarea şi optimizarea funcţionării unui CNA pornind de la ideea suprapunerii unui CNA peste o sursă performantă de tensiune de referinţă. Se urmareşte utilizarea unei tehnologii ieftine (CMOS standard), scăderea tensiunii de lucru, a consumului şi a suprafeţei ocupate pe cip în paralel cu obţinerea unor performanţe ridicate în funcţionarea în regim static si dinamic. Se concepe o nouă topologie de CNA, cu control în curent, bazată pe o configuraţie originală de segmentare si codare termometrică a segmentului mai semnificativ, care generează la ieşire tensiuni sub-bandgap avînd la bază o sursă de referintă optimizată termic, care prezintă un comportament mai bun decît alte realizări obtinute în tehnologii mai pretenţioase. Se demonstrează că eroarea integrală a structurii propuse nu depinde de rezistenţa de sarcină şi se concepe un algoritm original pentru deducerea secvenţei optime de comutare a surselor de curent astfel încît eroarea integrală să fie cît mai mică , indiferent de poziţia cipului pe wafer. Se deduc formule pentru deviaţia standard a tensiunii maxime de ieşire şi se stabilesc condiţiile necesare la dimensionarea componentelor pentru menţinerea erorii integrale în limitele admisibile. Se deduc formulele teoretice pentru puterea erorii de neîmperechere stohastică a tranzistoarelor şi a parametrului SINAD. Se introduce o noua tehnică de reducere a gliciurilor tensiunii de ieşire care creşte gama dinamică a convertorului.Rezultatele numeroaselor simulări efectuate pe baza schemei propuse după optimizare şi pe baza algoritmilor şi regulilor deduse în teză au fost comparate cu cele din lucrări ştiinţifice recente şi au prezentat evidente îmbunătăţiri. Autorul prezintă în cadrul lucrării şi numeroase contribuţii aplicative dintre care amintim: proiectarea codorului termometric, conceptia unei scheme originale pentru verificarea INL la orice CNA, stabilirea unei secvenţe numită minimală de comutare a surselor de curent care permite compensarea în proporţie de 50% a efectului impedanţei de ieşire, implementarea in MATLAB a modelelor matematice ale convertorului propus şi studiul in acest mediu al parametrilor dinamici. Autorul prezintă unele perspective de studiu pentru îmbunătăţirea şi dezvoltarea în continuare a schemei.