Düşük güçlü analog-dijital çevirici tasarımı
Design of a low power analog-digital converter
Yazar: BURÇ COŞKUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN KAHRAMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde elektronik devreler hayatımızın önemli bir parçasıdır ve gerçek dünyayı elektronik dünyaya bağlayan en önemli unsur çeviricilerdir. Analog-dijital çevirici (ADÇ) sürekli işaretleri ayrık sayısal niceliklere çeviren bir devredir. Şimdiye kadar elektronikte çeşitli tipte ADÇ'ler kullanılmıştır, bunlardan biri olan boru hatlı ADÇ, hızın
gerekli olduğu uygulamalarda konuşlandırılmıştır. Bu tezde 180 nm üretim teknolojisini kullanan düşük güçlü bir boru hatlı ADÇ geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çeviricideki ilk aşamada bir örnekle ve tut kuvvetlendiricisi ve devam eden aşamalarda sekiz adet 1.5 bit'lik çarpıcı dijital-analog çevirici (ÇDAÇ), en son aşamada ise bir 1.5 bit flaş
nicemleyici kullanılmıştır. Tüm aşamalarda evirici tabanlı çözümlere yer verilmiş haricindeki tüm aşamalarda kapasite-anahtarlama tekniği kullanılmıştır. Anahtarları kontrol etmek ve öteleme yazmaçlarını beslemek için bir saat üreteci tasarlanmıştır, zamanlama ve gecikme sorunlarına karşı üreteç içinde çoğunlukla NAND kapıları
kullanılmış ve ek olarak bir saat dağıtımı devresi ile desteklenmiştir. Saat üretecinin girişi 20 MHz'lik bir saat işaretine sahiptir. Çeviricinin en sonunda bulunan dijital hata düzeltme işlemi ise tam toplayıcı, yarım toplayıcı ve XOR kapısı devreleri tarafından yapılmaktadır. Besleme gerilimi yüksek eşik gerilimli transistörlerin eşik gerilimi göz önünde bulundurularak eşik altı 1.2 V seçilmiştir. Çeviricinin her bir bileşeni tamamlandıktan sonra devreler simülasyon programında test edilmiş ulaşılan sonuçlar grafiklere çizdirilmiştir.

Abstract:
Nowadays electronic circuits are an essential part of our lives and the most important element that connects the real world to the electronic world is being converters. Analog-digital converter (ADC) is a circuit that converts continuous signals to discrete numerical quantities. Far by now, various types of ADCs is used in electronics, one of which is pipeline ADC, which has been deployed in applications where high speed is needed. This thesis was aimed at developing a low power pipeline ADC that use of 180 nm technology process. The converter has been used single sample and hold amplifier at the first stage and eight 1.5 bit multiplying digital-analog converters (MDACs) for the
continuing stages, one 1.5 bit flash quantizer at the last stage. Inverter based solutions are featured in the all of the stages with a total of 10.5 bits output at the end of the ADC. Also switched-capacitor technique is used all of the stages except the last one. A clock generator circuit was designed for controlling switches and sourcing shift registers, NAND gates are used in the majority of the generator against timing and delay issues and it was additionally supported by a clock distribution circuit. Input of the clock generator has a 20 MHz clock signal. Digital error correction process at the end of the converter is done by full adder, half adder and XOR gate circuits. Supply voltage has chosen 1.2 V considering threshold voltage of the high threshold transistors. After the
completion of each component of the ADC, the circuits were tested in the simulation program and the results were plotted.