شماره ركورد
34798
پديد آورنده
سيد امير حسين حسيني وركي
عنوان
طراحي و شبيهسازي يك مقايسهكننده پوياي غير حساس به ورودي حالتمشترك براي كاربردهاي كمتوان
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/26
استاد راهنما
دكتر سيد اديب ابريشميفر
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
مقايسهكنندهها بهعنوان پلي ميان دنياي آنالوگ و ديجيتال، از بلوكهاي حياتي در ساختار مبدلهاي آنالوگ به ديجيتال بهشمار ميروند. عملكرد مبدلهاي آنالوگ به ديجيتال به پايداري و سرعت مقايسهكننده وابسته است و و پژوهشهاي اخير در زمينهي طراحي مقايسهكنندهها، بر به حداقلرساندن تأخير، كاهش حساسيت نسبت به ولتاژ حالتمشترك ورودي و بهينهسازي توان مصرفي متمركز شدهاند.
در اين پاياننامه، يك مقايسهكنندهي پوياي دوطبقه براي عملكرد پرسرعت در ولتاژهاي تغذيهي كم ارائه شده است. در اين طراحي، لچي با معماري نوآورانه مبتني بر تركيب روش اشتراكگذاري بار و سازوكار شارژ محافظهكارانه پيشنهاد شده است. استفاده از كليد گيت انتقالي بين گرههاي خروجي لچ، موجب اشتراك بار و همگرايي خروجيها به مقدار تقريبي VDD/2 در فاز بازنشاني و افزايش سرعت فعالسازي وارونگرهاي پشتبهپشت لچ در فاز مقايسه ميشود. به منظور افزايش بيشتر سرعت بازسازي لچ، سازوكار شارژ محافظهكارانه بهكار گرفته شده است. در اين روش، خازنهاي MOS ظرفيت منفي متغيري را متناسب با اختلاف ولتاژ سيگنالهاي ورودي مدار به پايهي سورس ترانزيستورهاي فعالساز NMOS لچ اعمال ميكنند. در نتيجه، با افزايش ولتاژ فراراهاندازي اين ترانزيستورها، بهرهي لچ افزايش يافته و زمان مقايسه بهطور قابلتوجهي كاهش مييابد. مقايسهكنندهي پيشنهادي با استفاده از شبيهسازيهاي پساجانمايي در فناوري CMOS 65 نانومتر، در ولتاژهاي تغذيهي 8/0 ولت و 6/0 ولت مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان ميدهد كه اين مقايسهكننده در گسترهي ولتاژ حالتمشترك ورودي، عملكرد پايداري از نظر تأخير زماني ارائه ميدهد. مقايسهكنندهي پيشنهادي نسبت به معماري متداول، كاهش تأخير حدود 5/2 برابر را نشان ميدهد. همچنين، اين مدار در ولتاژ تغذيهي 8/0 ولت به فركانس نمونهبرداري حداكثر 2 گيگاهرتز با توان مصرفي 8/258 ميكرووات و در ولتاژ 6/0 ولت به فركانس نمونهبرداري 5/0 گيگاهرتز با توان مصرفي 7/33 ميكرووات دست مييابد. سطح مصرفي اشغالشده توسط اين مقايسهكننده برابر با 210 ميكرومتر مربع است.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/22
عنوان به انگليسي
Design and simulation of a common-mode input insensitive dynamic comparator for low power applications
تاريخ بهره برداري
10/18/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيد امير حسين حسيني وركي
چكيده به لاتين
Comparators serve as a bridge between the analog and digital domains, being regarded as one of the essential building blocks in analog-to-digital converters (ADCs). The performance of ADCs strongly depends on the stability and speed of the comparator. Recent research on comparator design has primarily focused on minimizing delay, reducing sensitivity to the input common-mode voltage, and optimizing power consumption.
In this thesis, a two-stage dynamic comparator designed for high-speed operation under low supply voltages is presented. An innovative latch architecture, featuring a charge-sharing mechanism combined with a charge-conservative activation scheme, is proposed. A transmission gate (T-GATE) placed between the latch output nodes facilitates the charge sharing and convergence of both outputs to approximately VDD/2 during the reset phase, which accelerates the activation of the back-to-back inverters during the comparison phase. Furthermore, the latch regeneration speed is enhanced using a charge-conservative technique, in which MOS capacitors (MOS-CAPs) apply variable negative potentials to the sources of the latch activator NMOS transistors, proportional to the input voltage difference (VINP and VINN). Consequently, the overdrive voltage of these transistors increases, leading to an improved latch gain and a significant reduction in comparison time. The proposed comparator was evaluated through post-layout simulations in a 65-nm CMOS process at supply voltages of 0.8 V and 0.6 V. The results demonstrate stable delay performance across the input common-mode voltage range. Compared to conventional designs, the proposed comparator achieves approximately 2.5× lower delay. Furthermore, it attains a maximum sampling frequency of 2 GHz with a power consumption of 258.8 µW at 0.8 V, and 0.5 GHz with 33.7 µW at 0.6 V. The active area of the proposed comparator is 210 µm².
كليدواژه هاي فارسي
رژيم تغذيه كمولتاژ , گسترهي ورودي حالتمشترك , اشتراكگذاري بار , شارژ محافظهكارانه
كليدواژه هاي لاتين
Low-voltage supply regime , input common-mode range , charge sharing , charge-conservative
Author
Seyed Amir Hossein Hosseini Varaki
SuperVisor
Dr. Seyed Adib Abrishamifar