Author: Hussein Fakhoury
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Languages : en
Pages : 0
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The market of A/D converters can be segmented in two categories. From one side we distinguish the Intellectual Property (IP) blocks that are generally optimized for a specific application. On the other side, the general-purpose discrete Integrated Circuits (ICs) that are designed such as they could be used in different applications. This thesis work deals with the second category. It is part of a research and development program initiated in 2010 in the European project FP7 SACRA, whose purpose was to study the feasibility of a delta-sigma (DS) analog-to-digital converter that could compete with the pipeline architecture for applications that require high bandwidth (≥10MHz) and high resolution (>10-bit) such as medical imaging, wireless and wireline communications, video or instrumentation. Currently, the pipeline is still largely predominant for such applications and the few commercial wideband solutions based on a DS architecture have a signal bandwidth limited to 10 MHz or 25 MHz while consuming respectively 100mW and 20mW for an ENOB around 12-bit. This manuscript summarizes the design, fabrication and measurement of a low-pass CT DS modulator with a signal bandwidth of 40MHz, while targeting an effective resolution of 12-bit and a power consumption of less than 100mW.
Author: Văn Tâm Nguyêñ
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Languages : fr
Pages : 190
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Le CAN basé sur la modulation sigma delta est capable de fournir une très haute résolution. Bien qu'il nécessite un suréchantillonnage, il est peu sensible aux imperfections des composants. Il est donc très populaire pour les applications de bande étroite demandant une haute résolution.Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'extension de ses applications vers une bande passante plus large. Nous avons d'abord étudié l'architecture sigma delta parallèle et proposé une nouvelle architecture basant sur la modulation sigma delta passe-haut et l'entrelacement temporel permettant de réduire significativement le problème caractéristique du parallélisme, à savoir la disparité entre les canaux.Nous avons ensuite étudié le modulateur sigma delta passe-haut et proposé une implémentation en technique des capacités commutées. Ce nouveau modulateur, contrairement au modulateur classique, est immune au bruit de basse fréquence et peut être utilisé non seulement dans une architecture parallèle, mais aussi de façon autonome.Nous avons aussi modélisé la plupart de non-idéalités du modulateur en VHDL-AMS pour arriver à une méthodologie de conception descendante qui permet de dériver les spécifications de tous les blocs du circuit à partir de performance visée pour le système complet. L'implémentation d'un modulateur sigma delta passe-haut d'ordre 2 et un CAN sigma delta passe-haut en combinant avec l'entrelacement temporel a été réalisée en CMOS 0,35 micromètre.Enfin, notre travail nous a permis de démontrer non seulement l'avantage du modulateur sigma delta passe-haut, mais aussi un perspective prometteur du CAN sigma delta parallèle pour les applications de très large bande.
Author: Nejmeddine Jouida
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Languages : fr
Pages : 0
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Le travail de recherche que nous présentons dans cette thèse s'inscrit dans le domaine de la conception des circuits et systèmes pour la numérisation des signaux radio large bande multistandard. La finalité de ces travaux est l'établissement de nouvelles méthodologies de conception des circuits analogiques et mixtes VLSI, et à faible consommation pour le convertisseur analogique numérique (CAN). Nous proposons l'utilisation d'un CAN de type S? complexe passe-bande à temps-continu pour l'architecture Low-IF. Ce qui permet de simplifier l'étage analogique en bande de base en esquivant le besoin de circuits tels que le contrôleur de gain automatique, le filtre anti-repliement et les filtres de rejection d'images. Le récepteur est plus linéaire et présente un degré d'intégrabilité adéquat pour les applications multistandard de type Radio logicielle Restreinte (SDR). La première contribution consiste à proposer une méthodologie originale et complètement automatisée de dimensionnement du modulateur ?? pour la réception SDR. Une nouvelle stratégie de stabilisation, basée sur le placement des zéros et des pôles du filtre de boucle, est élaborée permettant ainsi de simplifier le passage du temps-discret vers le temps-continu par une simple correspondance entre les domaines pour les intégrateurs et les résonateurs du filtre de boucle. La deuxième contribution concerne la construction d'une architecture générique du modulateur ?? complexe à temps-continu en suivant une méthodologie originale. Les éléments de base de cette architecture sont les deux modulateurs ?? passe-bas pour les voies I et Q à temps-continu. Les deux filtres de boucles sont en couplage croisé en structure polyphase, ce qui permet le décalage vers la fréquence intermédiaire du récepteur. Nous avons conçu un outil de dimensionnement sous MATLAB pour les modulateurs S? multistandard stables d'ordre élevés à temps-continu, passe bas, passe-bande réel et complexe. La troisième contribution de ces travaux concerne la proposition d'une méthodologie de conception avancée de circuits mixtes VLSI pour les CANs de type ??. Cette méthodologie de conception permet une combinaison des approches descendante 'Top-down' et montante 'Bottom-up', ce qui rend possible l'analyse des compromis de conception par l'utilisation concurrente des circuits au niveau transistor et des modèles comportementaux. Cette approche permet de faire allier à la fois la précision et la vitesse de processus de simulation lors de la conception des CANs de type ??. La modélisation comportementale du modulateur S?, en utilisant le langage VHDL-AMS, nous a permis de développé une bibliothèque de modèles permettant la prise en compte des imperfections tels que le bruit, le jitter, le retard de boucle au niveau comportemental. Afin d'illustrer la méthodologie de conception proposée, un exemple de la vérification par la simulation mixte est fourni à travers la conception d'un quantificateur en technologie CMOS. L'extraction des paramètres des imperfections du schéma au niveau transistor a permit d'enrichir le modèle comportemental et de prévenir les anomalies causant la dégradation des performances du modulateur S?.
Author: Rocío Río Fernández
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1402047762
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 299
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Institutional book, not really for bookstore catalogue The book contains valuable information structured to provide insight on how to design SC sigma-delta modulators. It presents architectures, circuits, models, methods and practical considerations for the design of high-performance low-pass switched-capacitor (SC) sigma-delta A/D interfaces for mixed-signal CMOS ASICs. The main focus of the book is on cascade architectures. It differs from other books in the complete, in-depth coverage of SC circuit errors.
Author: Jose M. de la Rosa
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118568435
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 463
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A comprehensive overview of Sigma-Delta Analog-to-Digital Converters (ADCs) and a practical guide to their design in nano-scale CMOS for optimal performance. This book presents a systematic and comprehensive compilation of sigma-delta converter operating principles, the new advances in architectures and circuits, design methodologies and practical considerations − going from system-level specifications to silicon integration, packaging and measurements, with emphasis on nanometer CMOS implementation. The book emphasizes practical design issues – from high-level behavioural modelling in MATLAB/SIMULINK, to circuit-level implementation in Cadence Design FrameWork II. As well as being a comprehensive reference to the theory, the book is also unique in that it gives special importance on practical issues, giving a detailed description of the different steps that constitute the whole design flow of sigma-delta ADCs. The book begins with an introductory survey of sigma-delta modulators, their fundamentals architectures and synthesis methods covered in Chapter 1. In Chapter 2, the effect of main circuit error mechanisms is analysed, providing the necessary understanding of the main practical issues affecting the performance of sigma-delta modulators. The knowledge derived from the first two chapters is presented in the book as an essential part of the systematic top-down/bottom-up synthesis methodology of sigma-delta modulators described in Chapter 3, where a time-domain behavioural simulator named SIMSIDES is described and applied to the high-level design and verification of sigma-delta ADCs. Chapter 4 moves farther down from system-level to the circuit and physical level, providing a number of design recommendations and practical recipes to complete the design flow of sigma-delta modulators. To conclude the book, Chapter 5 gives an overview of the state-of-the-art sigma-delta ADCs, which are exhaustively analysed in order to extract practical design guidelines and to identify the incoming trends, design challenges as well as practical solutions proposed by cutting-edge designs. Offers a complete survey of sigma-delta modulator architectures from fundamentals to state-of-the art topologies, considering both switched-capacitor and continuous-time circuit implementations Gives a systematic analysis and practical design guide of sigma-delta modulators, from a top-down/bottom-up perspective, including mathematical models and analytical procedures, behavioural modeling in MATLAB/SIMULINK, macromodeling, and circuit-level implementation in Cadence Design FrameWork II, chip prototyping, and experimental characterization. Systematic compilation of cutting-edge sigma-delta modulators Complete description of SIMSIDES, a time-domain behavioural simulator implemented in MATLAB/SIMULINK Plenty of examples, case studies, and simulation test benches, covering the different stages of the design flow of sigma-delta modulators A number of electronic resources, including SIMSIDES, the statistical data used in the state-of-the-art survey, as well as many design examples and test benches are hosted on a companion website Essential reading for Researchers and electronics engineering practitioners interested in the design of high-performance data converters integrated in nanometer CMOS technologies; mixed-signal designers.
Author: José M. de la Rosa
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 0306481944
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 478
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This very detailed book discusses architectures, circuits and procedures for the optimum design of bandpass sigma-delta A/D interfaces for mixed-signal chips in standard CMOS technologies. It provides uniquely in-depth coverage of switched-current errors, which supports the design of high performance SI chips.
Author: David Fouto
Publisher: Springer
ISBN: 3319570331
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 85
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This book presents the study, design, modulation, optimization and implementation of low power, passive DT-ΣΔMs for use in audio applications. The high gain and bandwidth amplifier normally used for integration in ΣΔ modulation, is replaced by passive, switched-capacitor branches working under the Ultra Incomplete Settling (UIS) condition, leading to a reduction of the consumed power. The authors describe a design process that uses high level models and an optimization process based in genetic algorithms to achieve the desired performance.
Author: Yves Geerts
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 0306480158
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 234
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This book discusses both architecture and circuit design aspects of Delta-Sigma A/D converters, with a special focus on multi-bit implementations. The emphasis is on high-speed high-resolution converters in CMOS for ADSL applications, although the material can also be applied for other specification goals and technologies.
Author: Sorore Benabid
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Category :
Languages : fr
Pages : 181
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CE TRAVAIL DE THESE S’INTEGRE DANS LE CADRE DE LA CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE SIGMA-DELTA, ADAPTEE AUX APPLICATIONS DEMANDANT UNE GRANDE PRECISION. LE BUT EST D’ETUDIER LA FAISABILITE D’UNE NOUVELLE ARCHITECTURE PARALLELE DE MODULATEUR SIGMA-DELTA MULTIBIT PASSE-BANDE UTILISANT DES FILTRES LC INTEGRES, COMPATIBLES AVEC DES APPLICATIONS HAUTES FREQUENCES. UNE CONCEPTION AU NIVEAU TRANSISTOR NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LES PRINCIPALES CONTRAINTES LIEES A LA REALISATION DE LA PARTIE ANALOGIQUE DU MODULATEUR (RESONATEUR GMLC, CAN, CNA) SUR UNE TECHNOLOGIE STANDARD CMOS 0.35μM, A SAVOIR: LA MAUVAISE QUALITE DES INDUCTANCES INTEGREES, LA LIMITATION EN GAIN ET EN FREQUENCE, LA NON LINEARITE ET LE RETARD. NOUS AVONS PROPOSE UN SCHEMA D'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL A TRANSCONDUCTANCE (GM) AYANT UNE BONNE LINEARITE. UNE STRUCTURE DE SOURCES DE COURANT COMMUTEES A ETE PROPOSEE PERMETTANT D'AMELIORER LES PERFORMANCES DYNAMIQUES DU CNA 3-BITS. EN UTILISANT DEUX CAN 3-BITS EN ALTERNANCE, NOUS AVONS PU ECHANTILLONNER A 1.2GHZ ET RENDRE INTEGRABLE LA CELLULE RESONANTE GMLC CENTREE AUTOUR DE 300MHZ. DE PLUS, A CETTE FREQUENCE, L'INDUCTANCE INTEGREE PRESENTE DES PERTES OHMIQUES CONSIDERABLES QUI REDUISENT FORTEMENT LE FACTEUR DE QUALITE DU FILTRE ET RAJOUTENT UN RETARD DANS LA BOUCLE. POUR CONSERVER LES PERFORMANCES DU MODULATEUR, NOUS AVONS RETENUE UNE TECHNIQUE DE COMPENSATION ACTIVE DU FACTEUR DE QUALITE. LES RESULTATS DE SIMULATION AU NIVEAU TRANSISTOR DE LA BOUCLE DU MODULATEUR INDIQUENT UNE RESOLUTION DE L’ORDRE DE 13 BITS DANS UNE BANDE DE 6MHZ.
Author: Julien Goulier
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Languages : fr
Pages : 158
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Ce travail de recherche porte sur la conversion analogique numérique delta sigma à temps continu passe-bas, et plus particulièrement sur les difficultés de réalisation de ce type de convertisseur. L'objectif global de ces recherches était la mise en place d'une méthode de conception adaptée. Dans un premier temps, le travail s'est focalisé sur le calcul d'architecture et l'obtention de coefficients adaptés à une spécification donnée. L'impact des imperfections d'horloge sur les performances de ces convertisseurs a ensuite été étudié et une méthode analytique d'estimation des dégradations introduites par l'intermédiaire de l'horloge a été proposée. Ces deux étapes clefs lors de la réalisation d'un delta sigma à temps continu ont été intégrées à un flot de conception complet allant des spécifications à l'implémentation sur silicium. Finalement, ce flot de conception a été utilisé pour réaliser un modulateur delta sigma à temps continu en technologie CMOS065 pour une application WLAN.
