Väitöstilaisuus Oulun yliopistossa

Väittelijä

Luonnontieteiden maisteri Jia Sun

Tiedekunta ja yksikkö

Oulun yliopiston tutkijakoulu, Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta, CAS , Elektroniikan piirit ja järjestelmät

Oppiaine

Sähkötekniikka

Väitöstilaisuus

14.11.2019 12:15

Väitöstilaisuuden paikka

IT115, Linnanmaa

Aihe

Kytkettyihin kapasitansseihin perustuvien vahvistimien asettumisajan nopeuttaminen analogia-digitaalimuuntimissa

Vastaväittäjä

Professori Mikko Valkama, Tampereen teknillinen yliopisto

Kustos

Professori Timo Rahkonen , Oulun yliopisto

Analogia-digitaalimuuntimien SC-kytkettyjen vahvistimien asettumisen nopeuttaminen

Kytkettyihin kapasitansseihin (SC-tekniikka) perustuvat vahvistimet ovat CMOS-tekniikkaan perustuvien analogia-digitaalimuuntimien (AD-muunnin) tärkeimpiä osia. Tämän väitöstyön tavoitteena oli tutkia ja mallittaa SC-tekniikkaan perustuvien vahvistinpiirien asettumisaikaa, ja etsiä piiriteknisiä keinoja asettumisajan nopeuttamiseksi. SC-piirien suunnittelun suurimpia ongelmia on saavuttaa tarkka ja nopea asettuminen mahdollisimman pienellä tehonkulutuksella. Tämän työn päätuloksina on joukko keinoja, joilla voidaan nopeuttaa SC-kytkettyjen vahvistimien asettumista ilman että niiden tehonkulutusta lisätään, tai saavuttaa aiempi suorituskyky pienemmällä tehonkulutuksella. Menetelmät perustuvat siihen, että SC-piirin passiivista varausjakautumista ohjataan niin, että vahvistimen tulosolmussa oleva transientti minimoituu, jolloin vahvistin ei ajaudu virtarajoitteiselle toiminta-alueelle. Tällä tavoin voidaan nopeuttaa asteen asettumista tai pienentää merkittävästi vahvistimen lepovirtaa. Pipeline-tyyppisten muuntimien asettumista voidaan auttaa esilataamalla asteen  kuormakapasitanssi sopivaan jännitteeseen. Simulointien mukaan näin voidaan saavuttaa joko 30% lisäys muunnostaajuuteen tai n. 30% piennys tehonkulutukseen. Tyypillisessä delta-sigma-modulaattorissa asettumista nopeutettiin vahvistimen lähtösolmuun injektoidulla virtapulssilla, joka voi olla joko diskreettitasoinen tai suoraan tulosignaaleista riippuva. asettumisnopeus toteutettiin ylimääräisellä varauspumpun injektiolla. Näillä saavutettiin n. 40% säästö tehonkulutuksessa.

Väitöskirja

Viimeksi päivitetty: 8.11.2019