Aradeğerlemeli TIQ tekniği ile 7 bit flash ADC tasarımı
7 bit flash ADC design using TIQ interpolation teknique
Yazar: AYŞE ARAN
Danışman: PROF. DR. ALİ TANGEL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Bütünleşme = Integration ; CMOS = CMOS ; Görüntü işleme = Image processing

Özet:
Bu çalışmada 0.18 mikron CMOS teknolojisinde Aradeğerlemeli TIQ Yöntemi ile 7-Bit Flash ADC tasarımı gerçeklenmiştir. Geliştirilen bu yeni TIQ yönteminde, tasarım açısından birbirinin aynısı olan iki adet 6-bit TIQ tabanlı Flash ADC çekirdeklerinden sadece bir tanesinde, analog blok olan TIQ karşılaştırıcı dizisindeki belli sayılarda gruplanmış karşılaştırıcılarda farklı besleme gerilimleri kullanılarak, 7-bitlik bir flash ADC yapısına ait olan toplamda 1 adet kuantalama seviyeleri elde edilmektedir. Burada sabit besleme gerilim değeri ile çalışan 6 bitlik flash ADC çekirdeğine ait 64 adetlik kuantalama seviyeleri, doğrusal ve monotonik bir ADC performansının elde edilebilmesi için ana çerçeveyi oluşturmaktadır.
Geliştirilen yöntemdeki temel dayanak noktası, literatürde popüler olarak bilinen TIQ karşılaştırıcıya ait olan dahili eşik gerilim değerini veren eşitliğin, besleme voltajı olan Vdd gerilim değeri ile doğrusal bağıntısıdır. Çalışmanın asıl amacı, yüksek çözünürlükteki bir TIQ tabanlı flash ADC tasarımında, n-bit çözünürlükteki bir flash ADC tasarımı sırasında, 2n -1 adet farklı inverter yapısı için, transistör boyutlandırmasına harcanacak ciddi zaman kaybının azaltılmasıdır.
Yöntemin tek dezavantajı, çok sayıda olmasa da, farklı kritik besleme voltajlarının çip içerisinde veya dışarısında nasıl üretileceği ve bunların sabit tutulacağı konusudur. Bu çalışmanın bilimsel katkısı, aradeğerlemeli TIQ yönteminin ilk kez literatüre kazandırılacak olmasıdır.

Abstract:
This study presents a 7-bit Flash ADC using TIQ Interpolation technique in 0.18 micron CMOS technology. In this new TIQ technique, two identical TIQ based Flash ADC core is used. One of them uses different power supply voltage values in the analog part, so that 127 different quantization levels belong to a 7-bit Flash ADC are obtained. In this approach, 64 number of different quantization levels belong to the another 6-bit ADC core, which uses only single power supply voltage form the main coarse quantization levels frame to be able to obtain a linear and monotonic converter performance.
The main idea of this new approach is to use the linear relationship between power supply voltage and internally set transition levels in the equation of a well-known TIQ comparator in the literature. The main purpose of this technique is to reduce the large time that must be consumed for designing 2n -1 number of different transistor sized CMOS inverter circuits during a design of n-bit TIQ based Flash ADC.
The only disadvantage of this technique is the issue of how the different critical DC power suppy voltages are produced internally or externally and how they are kept constant, although there are only a few number. The main contribution of this study is to introduce the so called "TIQ interpolation technique" to the literature first time.