スケール付β写像および負のスケール付β写像に基づく A/D変換器の集積回路実装に向けた設計

摘要

β-encoders based on β-maps, including scale-adjusted ordinary and negative β-maps, have robustness against deviations in circuit parameters, low-accuracy and poor characteristics of circuit elements, and noise. Switched-capacitor (SC) circuit techniques based on an integrator topology have been used to implement the β-encoders. In addition, SPICE simulations and circuit experiments with discrete components confirmed the above robustness of the β-encoders. However, the effects of value of the scaling parameter s and the conversion radix β in practical integrated circuits were not clarified yet. In this paper, we implement SC scale-adjusted ordinary and negative β-A/D converter circuits with TSMC 90nm CMOS process. We employ a fully differential configuration to reduce the effects of common-mode noise and parasitic capacitances. The proposed circuit realizes both scale-adjusted ordinary and negative β-A/D converters in one circuitry via small changes in circuit connections. Moreover, we can control the values of s and β through an external voltage and programmable capacitive arrays, respectively, in the proposed circuit. Finally, an example of SPICE simulation results demonstrates a fine-tuning capability of the effective value of β in the proposed circuit.%回路素子のばらつきや，回路パラメータの変化，ノイズなどに対してロバストな，β写像に基づくデータコンバータ（βエンコーダ）の，スイッチト·キャパシタ(SC)回路による実装法が提案されている.さらに，SPICEシミュレーションと個別部品回路実験より，提案回路の口バスト性が確認されている.しかしながら，実際の集積回路での，スケール定数sや変換基底βの変化に関する変換特性の検証は行われていない.本稿では，SCスケール付β-A/D変換器および負のスケール付β-A/D変換器の，スケール定数sや変換基底βの変更が可能な集積回路実装をTSMC 90nm CMOSプロセスにより行う.なお，回路は同相ノイズや寄生容量の影響を軽減するために完全差動構成とする.また，提案回路ではスケール付β-A/D変換器および負のスケール付β-A/D変換器の両方を1つの回路で実現できる.SPICEシミュレーションにより，設計した回路のβの可変特性を確認し，その有効性を示す.