This paper introduces Incremental $\Sigma \Delta$ ADC for high resolution low power sensor. It is based on a power-efficient zoom ADC architecture, which consists of a coarse 4-bit SAR ADC and a fine incremental $\Sigma \Delta$ ADC. To reduce total conversion cycle, the zoom ADC utilizes $3^{rd}$ order noise shaping characteristic which is achieved by a study MASH architecture. Unlike conventional MASH structures, the sturdy MASH architecture alleviates the gain requirement of integrators due to the removal of digital cancelation logic. Utilizing zoom and study MASH architecture together, Incremental Zoom Sturdy MASH architecture is proposed. The requirement of amplifiers is significantly relaxed due to the proposed architecture and it allows the realization of a low power architecture. The zoom ADC with SAR and $\Sigma \Delta$ ADC is implemented in 0.35um CMOS process. Simulation result shows that $3^{rd}$ order noise shaping and 18bit resolution in conversion time of 606us is achieved, while consuming 161uA current from 3.3V supply.
이 논문은 고해상도 저전력 센서를 위한 인크리멘탈 시그마 델타 아날로그-디지털 변환기에 관한 내용이다. 제안된 고해상도 저전력 구조는 4bit SAR 아날로그-디지털 변환기와 인크리멘탈 시그마 델타 아날로그-디지털 변환기로 구성된 전력 효율적인 Zoom 아날로그-디지털 변환기 구조이다. 변환시간을 줄이기 위해 Zoom 아날로그-디지털 변환기는 Sturdy MASH 구조를 통해 달성되는 3차 노이즈 쉐이핑 특성을 이용한다. 기존의 MASH구조와 달리 Strudy MASH 구조는 디지털 필터가 필요 없기 때문에 적분기의 전압 이득 요구치가 완화된다. Zoom 구조와 sturdy MASH 구조를 함께 이용하여 Incremental Zoom Sturdy MASH 구조를 제안하였다. 제안된 구조는 증폭기의 설계 요구치를 상당히 완화 시킬 수 있으며 이는 고차의 모듈레이터로 빠른 변환속도를 가지는 저전력 구조를 가능하게 한다. SAR 아날로그-디지털 변환기와 시그마 델타 아날로그-디지털 변환기로 이루어진 Zoom 아날로그-디지털 변환기는 0.35um 공정에서 설계 되었다. 제안된 구조는 3.3V 전원 전압에서 161uA의 전류를 소모하며 3차 노이즈 쉐이핑과 함께 606us의 빠른 변환 속도로 18bit의 해상도를 달성하였다.
