Skip to main content
SUPERVISOR
Rasoul Dehghani
رسول دهقانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zohre Asgharnezhad
زهره اصغرنژاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Design and implementation of calibration technique for the DAC section in a two-step analog to digital converter
Progress in integrated circuits and evolution of technology has made the process of design and fabrication of digital circuits tend to decrease the chip area and power consumption and also to increase efficiency, speed and accuracy. Because of some special advantages of digital circuits such as lower sensitivity to process variation, simplicity of design process and smaller physical size, in many electronic systems it is possible that some analog parts are replaced with theirdigital counterparts. In this case, since signals in the real world areanalog,some special analog interface circuits such as analog to digital converters (ADC) and digital-to-analog (DAC) are neededto make possible communication between digital circuits and the outside world. Unlike digital circuits, analog circuits suffer from some issues such as low supply voltage and short channel effects in new technologies.Using calibration methods in data converters, we can move the complexity from analog side to digital section in order to mitigate the analog design constraints and challenges. Data convertersusuallyare affected byseveral nonidealities effects like componentsmismatches, limited output impedance, noise, and etc. These effectslead todistortion and noise in the output signal. The produced errors depending on the signal properties can be divided into two static and dynamic groups. The static errors are independent of the applied input signal whereas the latterdepends on the input signal properties. Since the nature of the input signal isgenerally random, the modeling of thedynamic behavior of a converter is a hard task. On the other side, the static behavior of the converter has a deterministic characteristic with predictable errors and thus the corresponding errors can be modeled and compensated by using appropriate calibration methods. In this work a new digital calibration technique is proposed. The procedures of error estimation and compensation are done independent of the DAC architecture so that the converter is treated as a black box during the calibration process. In this method the DAC structure is not subjected to any changes due to the calibration process and it can be extended to different DAC architectures. Both error estimation and error trimming are performed in a fully digital manner.The analog circuitrelated to the calibration circuitry consists of a comparator and a test signal generator. To evaluate the performance of the proposed method, a behavioral model of a two-step flash analog to digital converter is implemented in which the proposed calibration technique is employed to increase the resolution of the DAC section to the required level. Keywords: Calibration, Digital to Analog Converter, Two-step Analog to Digital Converter
پیشرفت مدارهای مجتمع و تکامل تکنولوژی موجب شده است که روند طراحی و ساخت مدارهای دیجیتال به سمت کاهش سطح تراشه و توان مصرفی، و همچنین افزایش کارآیی، سرعت و دقت تمایل یابد. به دلیل برخی از مزایای مدارهای دیجیتال مانند حساسیت کمتر به تغییرات پروسه، سادگی روال طراحی و ابعاد فیزیکی کوچکتر، در بسیاری از سیستم های الکترونیکی امکان جایگزینی برخی از بخش های آنالوگ با دوگان دیجیتال آن ها وجود دارد. اما با توجه به اینکه سیگنال ها در دنیای واقعی آنالوگ هستند؛ به مدارهای واسط آنالوگ خاصی مانند مبدل های داده آنالوگ به دیجیتال (ADC) و دیجیتال به آنالوگ (DAC)نیاز است تا ارتباط بین مدارهای دیجیتال و دنیای خارج را ممکن سازند. برخلاف مدارهای دیجیتال، مدارهای آنالوگ در تکنولوژی های جدید دچار مشکلاتی مانند کاهش ولتاژ منبع تغذیه و اثرات کانال کوتاه شده اند. با بکارگیری روش های کالیبراسیون در مبدل ها می توان پیچیدگی را از بخش آنالوگ به بخش دیجیتال منتقل کرد؛ به این ترتیب می توان محدودیت ها و چالش های طراحی آنالوگ را کاهش داد. مبدل های داده معمولا تحت تاثیر اثرات غیر ایده آل نظیر عدم تطبیق اجزاء، امپدانس خروجی محدود و نویز قرار می گیرند. این اثرات باعث ایجاد اعوجاج و نویز در سیگنال خروجی می گردند. خطاهای تولید شده را برحسب ویژگی های سیگنال می توان به دو گروه استاتیکی و دینامیکی تقسیم کرد. خطا استاتیکی مستقل از سیگنال ورودی است در حالی که دیگری وابسته به ویژگی های سیگنال ورودی می باشد. از آن جا که سیگنال ورودی طبیعتی تصادفی دارد، مدل کردن رفتار دینامیکی مبدل دشوار است.از طرفی دیگر رفتار استاتیکی مبدل، ویژگی های مشخص و خطاهای قابل پیش بینی دارد. بنابراین این نوع خطاها را می توان مدل سازی کرد و به وسیله روش های کالیبراسیون مناسب جبران نمود. در این پایان نامه، تکنیک کالیبراسیون دیجیتالی جدیدی برای مبدل دیجیتال به آنالوگ ارائه شده است. فرآیند تخمین خطا و تصحیح آن مستقل از ساختار مبدل انجام می شود و در طول فرآیند کالیبراسیون، به مبدل مانند جعبه سیاه نگاه می شود. این تکنیک ساختار مبدل را تحت تاثیر قرار نمی دهد و قابل تعمیم به اکثر معماری های مبدل دیجیتال به آنالوگ است. کل فرآیند تخمین و تصحیح خطا در آن به صورت دیجیتالی انجام می شود و تنها مدارات آنالوگ مورد نیاز در بخش کالیبراسیون، یک مقایسه کننده و یک مدار مولد سیگنال تست است. برای ارزیابی کارایی روش پیشنهادی، یک مدل رفتاری از مبدل آنالوگ به دیجیتال دومرحله ای پیاده سازی شده است که در آن تکنیک کالیبراسیون پیشنهادی به کار رفته تا رزلوشن بخش DACرا به مقدار مورد نیاز افزایش دهد. کلمات کلیدی: 1- کالیبراسیون 2-مبدل آنالوگ به دیجیتال دومرحله ای 3-مبدل دیجیتال به آنالوگ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی