Design of acquisition path for IoT applications: ADC

Questa tesi di laurea riguarda la progettazione di un convertitore analogico-digitale ADC basato su tecnologia TSMC 22 nm ULL (Ultra Low Leakage), dedicata alle applicazioni IoT. Il contesto generale di questo progetto è sostituire l’ADC realizzato esternamente nel banco di prova di Dolphin per collegare 16 diversi sensori alla nuova IP, lanciata dalla societ`a francese. SAR è l’architettura più adeguata alle specifiche richieste, ad esempio, ha una risoluzione a 12 bit, una frequenza di campionamento media tra 1 e 2 MS / s e un ultra basso consumo energetico - raggiungendo meno di 400 nW per conversione. In oltre è considerata una delle architetture pi`u avanzate in termini di figure di merito FoM con 0.2 FJ / C-S FoMw e 194 DB FoMs. I principali elementi costitutivi del circuito selezionato sono un DAC, un comparatore e un blocco logico. Un efficiente schema di commutazione controllato dall’unità logica consente di utilizzare questo circuito per convertire entrambi i segnali dei sensori single ended e differenziali senza l’utilizzo di un preamplificatore aggiuntivo. L’architettura comune si basa su un comparatore dinamico a latch ad alta sensibilità che consuma solo 117.64 nW. Il DAC si basa su un circuito capacitivo differenziale formato dalla combinazione di array C- 2C a 3 bit per gli LSB e di condensatori binary wigthed a 9-bit per gli MSB. E ci`o crea le tensioni di soglia successive VDD/2^i con consumi estremamente ridotti rispetto ai circuiti attualmente disponibili. Il convertitore progettato si adatta alle specifiche richieste dalle applicazioni IoT fornendo dati a 12 bit a 1,4 MS / s. Il design prelayout consuma meno di 400 nW avvicinandosi alle prestazioni standard con il suo 0.2 fj / C-S FoMw e 194 dB FoMs.