[텀프로젝트] 5 bit Flash ADC , 플래쉬 ADC 설계 (시뮬레이션 코드 포함)

소개글

4학년 term project 제가 직접 만든 5 비트 Flash ADC 입니다. (플래쉬 ADC)
4비트나 3비트로 전환 가능하구요 (코드만 약간 수정)
동작전압은 2.5V 이고 전체적인 회로도, 부분별 회로도 모두 있습니다.
(전압또한 2.5v -> 3.3V -> 5V 바꾸시면 됩니다. W/L수정은 약간 하셔야 할꺼에요)
또 블럭 통과시마다 나오는 파형도 수록하였구요
마지막으로 Fourier transform 까지 해놓았습니다
Hspice 코드도 같이 넣었습니다.
전자공학/ 전기 / 정보통신 학생중에 전자회로 수업듣는 학생에게 유용하리라 생각합니다

목차

■ 목 표
■ 작동원리
 Schematic
설계과정
1. 입력할 아날로그 시그널의 대략적인 주파수 결정
2. 각 Block의 사이즈 체크 및 재조정
3. Encoder 및 전체적인 Schematic 제작
Encoder 의 설계
 결과파형
1. 입력시그널
2. Preamp 와 비교기+SR Latch 를 통과한 후 시그널
3. 1 of N coder 를 거친후 시그널
4. Encoder와 D-FF를 거친 후 얻은 Digitized signal
5. 최종결과
 결과 및 고찰
- 결 과

본문내용

■ 목 표
지난 한 학기 동안 익힌 Hspice를 이용하여, 각종 기본적인 Gate 와 Current
Source, Transmission gate, Latch, Differential Amplifier 등을 설계하였습니다.
이런 기본적인 Block을 조합하여, Analog signal을 Digital signal로 컨버팅
시키는 Flash ADC를 제작하는 것이 이번 프로젝트의 목표입니다.
■ 작동원리
이번에 설계할 5Bit Flash ADC는 크게 아래 블록과 같이 구성됩니다.
우선 저항을 이용하여, Voltage Reference를 만들어줍니다. 이 기준전압과
사인파의 전압차이를 차동증폭기를 통하여 증폭을 하게 됩니다. 이때, 차동증폭기에
의해 충분히 증폭된 두 Output 단자의 전압차이를 Comparator를 통하여 큰
전압쪽 시그널을 High로, 작은 전압쪽 시그널을 Low로 만들어 줍니다.

이 비교기를 거친 시그널은 1 of N coder를 통하여 연속된 시그널에서
중첩되는 부분은 Low로, 중첩되지 않는 부분은 High로 바뀌게 되며, 이 시그널은
인코더와 D-Flip Flop을 통하여 디지털 시그널로 변환되게 됩니다.

이 디지털 시그널을 Ideal한 DAC를 통하여 아날로그 시그널로 다시 변환하여 보고 설계한 Flash ADC가 잘 동작하는지 확인할 수 있습니다.
설계과정

1. 입력할 아날로그 시그널의 대략적인 주파수 결정
입력할 시그널과 샘플링 주파수를 먼저 결정하는 것이 더 좋을지 아니면,
ADC를 만들어 보고 조절할지 고민을 해봤는데, 아무래도 5bit 이다보니 만들고
나서 사이징 문제가 생겨서 오작동 한다면 해결하기 어려울 것이라 생각했습니다.

FFT 분석을 고려하여 사인파와 Sampling 주파수를 결정하였습니다.

참고 자료

전자회로, Sedra & smith
아날로그회로설계, Allen