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Theses Year : 2010

Conversion analogique numérique Sigma Delta reconfigurable à entrelacement temporel

Reconfigurable Parallel Delta Sigma Analog to Digital Converters

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Abstract

Nowadays, communication devices are supporting an increasing number of standards. The diversity of the requirements in terms of speed and resolution, makes the design of a single low power analog to digital converter (ADC) suitable for all the scenarios very problematic. Reconfigurable ADCs are a solution to this problem, where resolution would be exchanged for bandwidth. Classical Delta Sigma ADCs offer an easy way to perform this exchange by adjusting their oversampling ratios. However, they are not suitable for wideband applications. Parallelizing Delta Sigma ADCs overcomes this problem and in addition, increases the reconfigurability of the ADC. In this work, a fully reconfigurable Time-interleaved Delta Sigma ADC is proposed. Its reconfigurability permits it to perform resolution-bandwidth trade-off as well as power consumptionbandwidth trade-off by adjusting the operation frequency, the number of active channels, the oversampling ratio and the modulator order. A novel interpolation technique is also proposed. It allows to downscale the capacitor sizes that may otherwise reach unreasonable values if large resolutions are required and relaxes the constraints on the anti-alias filter as well. A prototype of the presented Time-interleaved Delta Sigma ADC has been realized in a 1.2 V 65 nm CMOS technology. It was designed to fulfill the requirements of GSM, EDGE, UMTS, DVBT, WiFi and WiMax standards. For the GSM/EDGE scenario, a 80 dB SNR was measured. For the rest of scenarios, the performances were not secured but the functionality was tested successfully.
De nos jours, les systèmes de communications supportent un nombre croissant de normes radios dont les exigences en termes de bande et de vitesse sont diverses. Ceci rend la conception d'un convertisseur analogique numérique (CAN) unique convenant à toutes ces normes, une tache très problématique. La reconfigurabilité est une solution à ce problème, où la résolution serait échangée contre la bande passante. Les CANs Sigma Delta offrent un moyen facile d'effectuer cet échange en ajustant leur rapport de sur-échantillonnage. Cependant, ils ne sont adaptés pour les applications larges bandes. La parallélisation des CANs Sigma Delta surmonte ce problème et en plus augmente la reconfigurabilité du CAN. Dans ce travail, la conception d'un CAN Sigma Delta reconfigurable et parallèle est présentée. Sa reconfigurabilité permet de faire des échanges entre bande de conversion et résolution ainsi qu'entre consommation de puissance et bande de conversion. Ceci est possible grâce à un contrôle sur le nombre actifs de canaux, sur le rapport de sur-échantillonnage, sur la fréquence d'opération et sur l'ordre des modulateurs. Une nouvelle technique d'interpolation est également proposée. Elle permet de réduire les tailles des capacités et les contraintes sur le filtre anti-repliement. Un prototype du CAN a été fabriquée dans une technologie CMOS 65 nm. Il a été conçu pour satisfaire les exigences des normes GSM, UMTS, EDGE, DVB-T, WiFi et WiMax. Pour le scénario GSM/EDGE, le CAN a une résolution de 13 bits pour une consommation de 1.74 mW. Pour le reste des scénarios, les performances visées ne sont pas atteintes cependant la fonctionnalité a été testée avec succès.
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Dates and versions

pastel-00609650 , version 1 (19-07-2011)

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  • HAL Id : pastel-00609650 , version 1

Cite

Chadi Jabbour. Conversion analogique numérique Sigma Delta reconfigurable à entrelacement temporel. Electronics. Télécom ParisTech, 2010. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00609650⟩
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