Delta-Sigma-ADC mit dynamischer Taktsteuerung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wurde ein zeitkontinuierlicher Delta-Sigma-Modulator mit umschaltbarer Taktfrequenz auf einem Testchip realisiert. Dieser ist geeignet um als Teil eines dynamischen Delta-Sigma-ADCs verwendet zu werden. Solche ADCs sind geeignet, um ihre Taktfrequenz selbsttätig zu regeln. Der Modulator wurde in einer 65nm- CMOS-Technologie gefertigt. Für den digitale Teil des ADCs wurde das Kintex-7 FPGA auf einem Genesys 2 FPGA Board eingesetzt. Dieses neuartige Design wurde auf einigen Konferenzen in den letzten Jahren vorgestellt. Weitere Untersuchungen zum Thema „dynamische ADCs“ sind anhand von dieser Arbeit möglich. Die Optimierungen des Regelalgorithmus stellt einen wichtigen Punkt für weitere Untersuchungen dar. Die Performance von dem entwickelten Testchip entsprach nicht ganz unseren Vorstellungen, vor allem bei 64/32 MHz, wo das SNR um 10-12 dB schlechter ist als bei den restlichen Frequenzen. Eine Suche nach den Ursachen dafür wird uns in der nächsten Zeit weiter beschäftigen, so dass dies bei den zukünftigen Projekten nicht wieder auftritt, bzw. auf dieses Problem mehr fokussiert wird. Die Taktregelung dagegen hat nach einigen Optimierungen und Anpassungen unsere Vorstellungen erfüllt. Das übermäßige Schalten wurde deutlich reduziert und die einzelnen Regelvarianten verhalten sich bei den passenden Signalen wie erwartet. Dieser Teil der Arbeit stellt weiterhin einen Punkt dar, an dem auch noch viel geforscht werden kann. Die Algorithmen können erweitert oder optimiert werden, realistische Signalverläufe können zum Testen verwendet werden und die Schaltschwellen für das Umschalten können verschoben werden, um besseres Schaltverhalten zu erzielen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- “Delta-Sigma-ADC mit dynamischer Taktsteuerung”, 20. Workshop Analogschaltungen 2018, Freiburg, März 2018
P. Pitonak, D. Killat
- “Einfluss der Taktratensteuerung auf die Genauigkeit asynchroner ADCs”, ANALOG 2018, München, September 2018
P. Pitonak, D. Killat and H. Zhu
- "Time-continuous Delta-Sigma-Modulator with switchable resistors in 65 nm CMOS Technology," 2022 3rd URSI Atlantic and Asia Pacific Radio Science Meeting (AT-AP-RASC), 2022, pp. 1-4
P. Pitonak and D. Killat
(Siehe online unter https://doi.org/10.23919/AT-AP-RASC54737.2022.9814345)
