← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2022第6期Data Converters28nmVCO
A Deep-Subthreshold Variation-Aware 02-V Open-Loop VCO-Based ADC Viet Nguyen St
0.2V超低压开环VCO-ADC，适用于能量收集IoT传感应用
28nm CMOS, 0.2V, 35MS/s, 64.4dB SNDR, 15.9µW
超低压ADCVCO-ADC深亚阈值相位域处理能量收集IoT
▸创新点1：深亚阈值变化感知VCO模拟线性化（电路创新） - 通过引入复制VCO结构，实时监测并补偿深亚阈值区域工艺和温度变化导致的非线性，显著提升VCO在0.2V超低电压下的线性度，使ADC在极端低压下仍保持10.4位有效精度。
▸创新点2：模拟相位域信号处理技术（方法创新） - 采用相位折叠、相位插值和拍频提取等创新技术，在模拟相位域直接处理信号，同时放宽对前端VCO线性度和后端数字电路时序的要求，实现35MS/s采样率下仅15.9μW的超低功耗。
▸创新点3：高速多相位频率-数字转换器（系统创新） - 结合多相位时钟采样与多速率数字后端架构，将传统FDC的转换速度提升3倍以上，支持160kHz带宽内159.9dB Schreier FoM的高能效表现。
▸创新点4：超低压开环架构设计（系统创新） - 突破传统闭环ADC的电压限制，通过全开环结构在0.2V深亚阈值电压下工作，核心面积仅0.12mm²，为能量采集IoT设备提供73.3fJ/c-s的业界领先能效比。
Abstract
This article demonstrates the potential of deep-
subthreshold mixed-signal circuits in delivering medium-to-high
performance to supply-constrained, energy-harvesting Internet
of Things (IoT) sensing applications. This effort encapsulates
the design and implementation of an ultra-low-voltage (ULV)
0.2-V open-loop VCO-based analog-to-digital converter (ADC).
A replica VCO facilitates variation-aware VCO analog lin-
earization. Analog phase-domain signal processing (APSP) tech-
niques for beat-freq