Рассмотрена архитектура КМОП-АЦП с цифровым прогнозированием входного аналогового сигнала и преобразованием сигнала ошибки секционным АЦП с аналоговой сверткой. Показано, что 12-разрядный КМОП-АЦП с проектными нормами 0,18 мкм обеспечивает высокую точность и скорость преобразования до 600…1000 млн. выборок/с при эксплуатации в «жестких» условиях. Отмечено, что путем несложной модификации рассмотренной архитектуры можно увеличить разрядность КМОП-АЦП до 14 бит.
Considered architecture CMOS ADC with digital forecasting input analog signal and converted education error signal sectional ADCS from analog convolution. It is shown that 12-bit CMOS ADC with project standards 0.18 micron provides high accuracy and speed of conversion to 600...1000 million samples/s when operating in hard conditions. Noted that through simple modifications considered architecture can increase the bit CMOS ADC to 14 bits.
I. ВВЕДЕНИЕПрактика эксплуатации традиционных КМОП-АЦП на переключаемых конденсаторах, накопленная в последние годы, показывает, что точностные характеристики таких АЦП деградируют с течением вре-мени. Этот процесс существенно ускоряется при эксплуатации в «жестких» условиях, которые характеризуются наличием импульсных электрических и ионизирующих излучений, тяжелых заряженных частиц и высокоэнергетичных протонов. Простое применение КНИ-структур в данном случае не приводит к принципиальному улучшению наблюдаемой ситуации.Отмеченная проблема привела к негативным последствиям, которые стали тормозить развитие ряда научно-технических и промышленных секторов экономики России. Диапазон таких последствий достаточно широк – от автомобильной промышленности и средств радиосвязи, до ядерной энергетики и космических объектов, особенно ориентированных на, так называемый, дальний космос.Способы решения эксплуатационной проблемы в аналогичных секторах экономики зарубежных стран в открытой печати практически не обсуждаются. Од-нако это вовсе не означает, что данной проблеме за рубежом не уделяется должного внимания.Основной причиной деградации характеристик традиционных КМОП-АЦП является утечка ключевых МОП-транзисторов, используемых для переключения конденсаторов в процессе преобразования аналоговых сигналов. Сами по себе конденсаторы, создаваемые в процессе изготовления кристаллов АЦП, обычно не вызывают претензий к качеству и надежности. По-иному обстоит дело с ключевыми МОП-транзисторами. Очень часто совсем незначительная на первый взгляд деградация характеристик этих транзисторов вызывает изменение зарядового состояния конденсаторов, которое приводит к замет-ному ухудшению точности устройств выборки/хранения информации (УВХ) и, в целом, всего тракта преобразования аналоговых сигналов. В итоге появилось понимание, что изящная на первый взгляд конденсаторная архитектура КМОП-АЦП оказывается недостаточно пригодной для построения аппаратуры для эксплуатации в «жестких» условиях.Первым шагом в преодолении отмеченной выше проблемы можно считать создание 8…10-разрядных КМОП-АЦП с аналоговой сверткой [1, 2] и предсказанием входного аналогового сигнала [3, 4]. В таких