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JSSC 2024第7期Data ConvertersSAR ADCNeural Network Accelerator

A 511-µW 89-dB-SNDR Asynchronous SAR-ISDM ADC With Noise Shaping Dynamic Amplifi

提出了一种混合两级ADC,结合SAR ADC和ISDM ADC,提升SNDR和功率效率。
370kHz频率,185kHz带宽,511µW功耗,89.3dB SNDR
混合ADCSAR ADCISDM ADC噪声整形功率效率
创新点1:异步操作(方法创新)。该ADC采用异步操作模式,避免了传统同步时钟的时序限制,显著提高了转换速度和功耗效率,适用于低功耗应用场景。
创新点2:时间域噪声切片技术(TDNS,方法创新)。通过时间域噪声切片技术,重构每个周期的噪声和功率权重,优化了FoM,提升了ADC的整体性能。
创新点3:噪声整形技术(电路创新)。采用噪声整形技术抑制比较器放大器(CB amplifier)的噪声,进一步提高了信噪比和失真比(SNDR),达到89.3 dB。
创新点4:混合两级架构(系统创新)。结合粗精两级ADC,粗级3.3-V SAR ADC提升最大输入幅度,精细级1.8-V CB ISDM ADC优化噪声和功耗,实现了511 µW的低功耗和高动态范围(94.5 dB)。
Abstract
This work proposes a hybrid two-stage analog- to-digital converter (ADC) consisting of a coarse 3.3-V successive-approximation register (SAR) ADC and a fine 1.8-V comparator-based (CB) incremental 16 modulator (ISDM) ADC. The coarse ADC boosts the maximum input amplitude to improve signal-to-noise and distortion ratio (SNDR), and the fine ISDM ADC adopts an asynchronous operation and a time-domain noise-slicing (TDNS) technique to improve power efficiency and conversion speed. Using the unequal