0.18µm SiGe BiCMOS teknolojisinde 5-Bit 40GS/s zaman ara değerlemeli analog sayısal dönüştürücü tasarımı
5-bit 40GS/s time interleaved analog to digital converter in 0.18µm SiGe BiCMOS technology
Yazar: YASİN TALAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. OKTAY AYTAR
Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
10 GS/s'den daha yüksek örnekleme frekansına sahip Analog-Sayısal dönüştürücüler (A / S dönüştürücüler), yeni nesil yüksek hızlı veri haberleşme sistemleri için oldukça kritik bir öneme sahiptir. Zaman ara değerleme tekniği,  A / S dönüştürücünün örnekleme frekansını 10 GS/s'nin üstüne çıkarabilmek için kullanılan en önemli tekniklerden birisidir. Bu teknik birbirine paralel bağlı olan kanalların, örnekleme sinyalinin durumuna göre sırayla çalıştırılması mantığına dayanmaktadır.
Zaman ara değerlemeli A / S dönüştürücünün performans kriterlerini belirleyecek en önemli yapılardan birisi analog sinyalin belirli zaman aralıklarında tutulmasını sağlayan İzle-Tut devresi (İ / T devresi), diğeri ise analog sinyalinin nicemlenmesini sağlayan karşılaştırıcı devresidir.
Zaman ara değerlemeli A / S dönüştürücünün performansını belirleyen bir diğer önemli etken ise örnekleme sinyallerinin doğru bir şekilde sırasıyla çalışması istenen bloklara dağıtılmasıdır. Örnekleme sinyalleri, istenilen zaman ve sürede hangi kanalın çalışacağına karar verdiği için olası bir hata durumunda, tercih edilen A /  S dönüştürücü kanalı verimli ve doğru biçimde çalışmayacaktır.
Bu çalışmada, 0.18µm SiGe BiCMOS teknolojisinde 5 bit 40 GS/s zaman ara değerlemeli A / S dönüştürücü tasarlanmıştır. Tasarlanan A  / S dönüştürücü 4 kanaldan oluşmaktadır. Her bir kanalda yüksek hızlı paralel tip A / S dönüştürücü kullanılmış olup bu yapının ön ucunda, anahtarlamalı emiter izleyici tipi İ / T devresi kullanılmıştır. Paralel A / S dönüştürücülerin çıkışları ise sayısal kod seçme bloğuna uygulanmaktadır. Sayısal kod seçme bloğu, örnekleme sinyalin durumuna göre kanallardan birinin çıkış bitlerini, sistemin çıkışına uygular.
Zaman ara değerlemeli A / S dönüştürücü, Cadence Virtuoso 6.13 programında tasarlanmıştır. Benzetim sonuçları post-layout üzerinden alınmıştır ve detaylı bir şekilde bölümlerde değerlendirilmiştir.

ANAHTAR KELİMELER:  A / S dönüştürücü, İ / T devresi, SiGe BiCMOS, paralel A / S dönüştürücü, zaman ara değerlemeli A / S dönüştürücü, anahtarlamalı emiter izleyici

Abstract:
The A / D converters, which have higher than 10 GS/s sampling frequency, are critically important for the next generation high speed data communication. Time interleaved technique is one of the most important techniques which are used to increase sampling frequency of A / D converter above 10 GS/s. This technique utilizes the parallel connected channels which are operated in order based on the situation of the sampling signal.
One of the most important circuits that determines the performance limit of the time interleaved A / D converter is the track and hold (T / H) amplifiers which holds the analog signal at specific time intervals. Another important circuit is the comparator circuit which quantizes the analog signal.
Distributing sampling signals depending on their order of operation to blocks is another factor which determines the performance limit of the time interleaved A / D converter. Sampling signals decide which channel performs at a certain time for a certain time amount. Hence, if an error occurs, selected channel will not work effectively and correctly.
In this study, a 5-bit 40 GS / s time interleaved A / D converter was designed in 0.18μm SiGe BiCMOS technology. The designed A / D converter consists of 4 channels.   High speed parallel A / D converters are used in each channel and, switched emitter follower type T / H amplifiers are used at the front end of the structure. The digital code selection block applies to the output of the system according to situation of the sampling signal.
The time interleaved A / D converter was designed in the Cadence Virtuoso 6.13 tool.  Post-layout simulations are performed and results are evaluated in detail in this thesis sections.

KEYWORDS: A / D converter, track and hold amplifier, SiGe BiCMOS, parallel A / D converter, time interleaved A / D converter, switched emitter follower