About / Advertise
En åttabitars A/D-omvandlare som Agilent presenterade på ISSCC klarar 4 GSampel/s, vilket är världsrekord i samplingshastighet för kretsar byggda i CMOS.
Hittills har man fått använda dyrare teknik som till exempel GaAs för att uppnå denna prestanda. Agilents trick är att använda 32 parallella A/D-omvandlare som vardera klarar 125 MSampel/s, och förskjuta dem i tiden relativt varandra.En differentiell klockpuls på 500 MHz driver kretsen, och pulsen delas ner i två steg till 32 x 125 MHz - att göra det i ett steg skulle dra för mycket ström. De resulterande klocksignalerna korrigeras digitalt för att hålla jittret på en låg nivå.
- Tumregeln är att 1 ps jitter vid 1 GHz bandbredd ger ungefär 7 bitars effektiv AD-omvandling, och det är dit vi har siktat, säger Robert Neff från Agilent.
I den färdiga kretsen ligger jittret på 1,2 ps, vilket motsvarar omkring 6,2 bitars effektiv noggrannhet vid 1 GHz.
CMOS har sina fördelar, framför allt att det är lätt att integrera olika funktioner i samma krets, men mätnoggrannheten blir inte tillräckligt god. Det kompenserar Agilent för med kalibrering inför en mätning samt digital signalbehandling av mätresultaten.
Både insignalen och klockpulserna kalibreras individuellt för var och en av de 32 delarna. Processen tar ett par minuter, enligt Robert Neff.
Hela kretsen, som är konstruerad i 350 nm CMOS, mäter 7 x 4 mm och har ungefär 300 000 transistorer. Effektförbrukningen ligger på 4,6 W, och det tänkta användningsområdet är Agilents digitala oscilloskop.
Ett världsrekord av annat slag satte tyska Infineon, som presenterade en AD-omvandlare som drivs med 0,7 volt istället för de 1,5 till 1,8 volt som hittills har krävts. Infineons konstruktörer har plockat bort kondensatorerna som normalt finns i AD-omvandlare, och som kräver den högre drivspänningen, och låter istället transistorerna göra dubbel tjänst som kondensatorer. Dessutom kopplas de så att hela operationsförstärkaren kan slås av och på istället för enskilda element, vilket också sparar ström.
Kretsen är mindre än 1 mm2 och drar 80 μW, men Infineon räknar med att kunna pressa effektförbrukningen ännu mer. Den är tänkt för röstkodning och har ett signalomfång på 75 dB vid 8 kHz.
Lennart Pettersson
