新型電流式快閃類比─數位轉換器

Abstract

在本篇論文裡，我們提出一個新的電流式快閃類比－數位轉換器。該轉換器所處理的 訊號是電流，而不是傳統的電壓訊號。有一個“比較電流”的產生電路被設計在這個 新的類比－數位轉換器之中。在整個轉換器電路中可分為類比和數位兩部分，而且“ 並聯”和“串聯”的電路結構被分別使用在類比電路和數位電路部分，所以轉換速度 可以非常的快。另外，只要提高“比較電流”的範圍，就可以很容易的提高訊號轉換 的解析度，並且不會犧牲到其他重要的電路特性。完整的轉換器電路已經設計完成， 而且以 3.5微米互補式金氧半導體製程技術來製作。整個系統運作已由 SPICE模擬驗 證。這個新設計的類比一數位轉換器可以達到6.25百萬頻率的轉換速度以及 8位元的 解析度，同時誤差被完全控制在0.5LSB的範圍之內。此轉換器具有下述多項的優點， 如不需使用取樣╱保存電路，數位－類比轉換器、電阻、電容、運算放大器、乘法器 、加法器、減法器等，同時對於使用到電流鏡(current mirror)電路的“比較電流” 產生電路以及互阻Rm放大器，皆很容易設計其中的電流鏡電路，另外由於脈衝訊號僅 作用在數位電路部分，所以不會有任何的轉換誤差是由脈衝電荷注入效應(clock fe- edthrough effect) 所造成。轉換速度被電流輸入電路和互阻Rm放大器所限制，如果 沒有這限制，那麼轉換速度將可以提高到25.6百萬頻率。這個新設計的類比－數位轉 換器的最大缺點是產生“比較電流”的電路，需要大的面積來製作以及整個系統的功 率消耗大。未來的工作重點半放在如何使用到的晶片面積減小，以及降低整個系統的 功率消耗，如此一來，低消耗功率以及高轉換速度的電流式類比－數位轉換器將可以 被設計出來。