Project . A/D Converter AD Converter using for MOSFET 무한도전 팀명 : 무한도전

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1 Project . A/D Converter AD Converter using for MOSFET 무한도전 팀명 : 무한도전
팀원 : 유주봉 김진미 장석일 김제한

2 Contents Introduction The ADC’s Concept & Principle
무한도전 Introduction The ADC’s Concept & Principle Detail schedule & portion of the work The body Spec Circuit Results & Discussion Pspice simulation Reference

3 The ADC’s Concept 무한도전 ADC란? 아날로그-디지털 변환회로는 A/D 컨버터 또는 간단하게ADC라 하며, 아날로그 전기 신호를 디지털 전기 신호로 변환하는 전자회로이다. 명 칭 샘플링 속도(Hz) 분해력(bit) 특징 플래시형 (병렬 비교형) 10G~10M 12~6 고속, 대규모 파이프라인형 150M~10M 14~8 축차 비교형 1M~10K 16~8 낮은 소비전력 델타시그마형 100k~100 24~18 높은 분해력 이중 적분형 1K~10 22~12 고정밀

4 The ADC’s Principle START Sample & Hold Digit=1 Digit=0 END Vin≥0
무한도전 START Sample & Hold Vin≥0 Vin←2Vin-Vref Vin←2Vin+Vref YES NO Digit=1 Digit=0 Got N Bits? NO Digit=1 NO Digit=0 YES END

5 The ADC’s Principle 무한도전 알고리즘 ADC의 원리의 수식적 표현

6 The ADC’s Application 무한도전 프로젝트에서 설계될 AD 컨버터의 칩 면적은 ON-CHIP 클럭 발생회로를 포함하여 1.06mm × 1.16mm으로, 작은 면적의 AD 컨버터를 필요로 하는 단일 칩 시스템의 일부분으로 유용하게 사용할 수 있다. SC알고리즘 AD 컨버터는 그 특성상 속도가 느리기 때문에 저주파용 응용분야, 즉 전화나 오디오 응용분야에서 단일 칩 시스템의 일부분으로 활용될 수 있다. 보통 AD 컨버터는 입력된 아날로그 전압을 n 비트의 바이너리 값으로 변환해준다. 이 아날로그 입력 전압은 자연계의 물리량 등을 센서를 통하여 그 크기나 세기, 밝기 등을 전압 값으로 나타낸 것들이 대부분일 것이다. 예를 들어 온도, 압력, 광도, 변위 등이 그 물리량이 될 것이다. – 고속측정기, 영상신호 처리기, 마이크로 프로세서, 음성처리, 측정기

7 Detail schedule 무한도전 수행 기간 11월 12월 주제 선정 및 자료수집 자료검토 및 계획서 작성 이론공부 및
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 주제 선정 및 자료수집 자료검토 및 계획서 작성 이론공부 및 회로도 구현 Pspice & 이론값 정리 PPT 제작 발표 준비

8 portion of the work 무한도전 DEPARTMENT NAME All people
Select the subject of the project and Collect the data All people Organizing the information Network analysis Design for PSPICE circuit of ADC Design for on-chip clock generator 김진미 Design for the two-stage CMOS op-amp 김제한 Design for general ADC circuit and Execution the circuit 유주봉, 장석일 Inquiry into the result Making the PPT Presentation 유주봉

9 Input systematic offset Voltage Input Common Mode Range
SPEC 무한도전 * CMOS 0.5um에 대한 spec: LAMBDA=0.1 VTO=0.7 CGBO=0.38e-9 CGDO=0.4e-9 CGSO=0.4e-9 L=0.5u W=1.25u Supply Voltage Single 5V Input systematic offset Voltage 260uV Unity Gain Frequency 50MHz Input Common Mode Range -2.37~+2.27 Output Voltage Swing -2.36~+2.36 Output Resistance 80K Sampling freq. 10kHz

10 ∑ Circuit (Block Diagram) (Sample/Hold) (Comparator) Vin Vs S/H B(i)
무한도전 (Sample/Hold) (Comparator) Vin Vs S/H B(i) Comp X2 Vm +Vref ∑ -Vref (2Vs±Vref)

11 Circuit (Schematic) 무한도전

12 Total Circuit (Pspice)
무한도전

13 Circuit (Pspice-Clock generater)
무한도전

14 Circuit (Pspice-1 Clock generater)
무한도전

15 Circuit (Pspice 2stage CMOS op-amp)
무한도전

16 Pspice Simulation(Clock generator)
무한도전

17 Pspice Simulation (2stage CMOS op-amp)
무한도전

18 Pspice Simulation (Total circuit)
무한도전 ▶ 예상한 결과

19 Pspice Simulation (Total circuit)
무한도전 ▶ 실제 결과

20 Results & Discussion 무한도전 예상한 결과가 나오지 않은 이유는 플립플롭에 대해 저희가 정확히 숙지하지 못했기 때문입니다. Pspice에서 소자를 선택함에 있어서 부정확한 면이 있었던 것 같습니다. 또한 멀티플렉서의 구현시 그에따른 소자를 찾지 못해 AND,XOR,NOT gate등의 기호를 이용하여 꾸며보았는데, 그것이 정확하지 않아 시뮬레이션 결과에 영향을 미친 것 같습니다. 0.5 um 공정 CMOS를 사용하여 증폭기를 설계함으로써 교과과정을 좀 더 폭넓게 이해할 수 있었습니다. 따라서 교과과정에서 배운 단순한 회로 뿐 아니라 좀더 복잡한 회로도 구현 가능하게 되었습니다.

21 Results & Discussion 무한도전 Pspice를 이용하면서 새로운 기능도 알게 되었고, 소자의 다양성도 느낄 수 있었습니다. 팀 프로젝트를 하면서 각자의 장점을 살려 도와주며 서로의 단점을 보완할 수 있었습니다. 각 소자의 값들이 전혀 주어진 것이 아니기 때문에 임의로 택해서 Pspice를 설계하는데 힘들었습니다. 다음번에 기회가 된다면 ADC변환기를 다시 설계하여 정확한 결과를 얻을 수 있도록 더 많은 지식을 쌓은 후에 노력해 보고 싶습니다.

22 Reference 저전력 다기능 센서스시스템 A/D Converter(237) 저자 : 박창규 외 4명
무한도전 저전력 다기능 센서스시스템 A/D Converter(237) 저자 : 박창규 외 4명 A Low Power, 8-Bit, 40-Msamples/s A/D Converter with a Wide Range Error Correction Scheme 저자 : Min Gi Kim , Tae Hyoung Kim , Woong Joo , Jun Jey Sung , Seung Bin You , Su Ki Kim A Low-Noise and Small-Size DC Reference Circuit for High Speed CMOS A/D Converters 저자 : Sanghoon Hwang , Minkyu Song , 대한전자공학회 VFC type A/D Converter에 관한 연구 ( A Study on the VFC type A/D Converter ) 저자 : 김춘성, 이종각 , 대한전자공학회

23 Reference Analysis and design of a dimmable electronic ballast
무한도전 Analysis and design of a dimmable electronic ballast contr olled by a switch-controlled capacitor 저자 : Yie-Tone Chen; Wen-Ming Lin; Yu-Hsuan Liu; Industrial Electronics, IEEE Transactions on bit A-to-D & D-to-A converting systems for digital audio 저자 : Tani, Y.; Nuriya, K.; Seki, N.; Kaneaki, T Consumer Elect ronics, IEEE Transactions on Microelectronic Circuits 저자 : sedra