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.
The paper architecture CMOS ADC with digital forecasting an inlet of the analog signal and signal transformation errors sectional ADCS from analog to howl 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.
Практика эксплуатации традиционных КМОП-АЦП на переключаемых конденсаторах, накопленная в последние годы, показывает, что точностные характеристики таких АЦП существенно деградируют с течением времени в «жестких» условиях эксплуата-ции, а простое применение КНИ-структуры не при-водит к принципиальному улучшению наблюдаемой ситуации. В результате этого возникли негативные последствия, которые тормозят 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 указанной проблемы в аналогичных секторах экономики зарубежных стран в открытой печати не приводятся.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, соз-даваемые в процессе изготовления кристаллов АЦП, обычно не вызывают претензий к качеству и надеж-ности.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 заметному ухудшению точности УВХ и, в целом, всего тракта преобразования аналоговых сигналов.В итоге появилось понимание, что изящная на пер-вый взгляд конденсаторная архитектура КМОП-АЦП оказывается недостаточно пригодной для построения аппаратуры для эксплуатации в условиях воздействия импульсных электрических и ионизирующих излучений, тяжелых заряженных частиц и высокоэнергетичных протонов.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 АЦП применение УВХ не обязательно. Более того, применение методов [3, 4] сводится к тому, что на каждом шаге преобразования аналоговых сигналов роль прецизионного входного УВХ выполняет сам входной сигнал.Однако при создании многоразрядных (12…14 бит) КМОП-АЦП прямое использование методов [1…4] оказывается невозможным.