An I/Q Channel 12bit 40MS/s Pipeline A/D Converter with DLL Based Duty-Correction Circuit for WLAN

DLL 기반의 듀티 보정 회로를 적용한 무선랜용 I/Q 채널 12비트 40MS/s 파이프라인 A/D변환기

  • 이재용 (페어차일드 코리아 반도체) ;
  • 조성일 (인하대학교 전자공학과 정보전자 공동 연구소) ;
  • 박현묵 (인하대학교 전자공학과 정보전자 공동 연구소) ;
  • 이상민 (인하대학교 전자공학과 정보전자 공동 연구소) ;
  • 윤광섭 (인하대학교 전자공학과 정보전자 공동 연구소)
  • Published : 2008.05.31

Abstract

In this paper, an I/Q channel 12bits 40MS/s Pipeline Analog to Digital Converter that is able to apply to WLAN/WMAN system is proposed. The proposed ADC integrates DLL based duty-correction circuit which corrects the fluctuations in the duksty cycle caused by miniaturization of CMOS devices and faster operating speeds. It is designed as a 1% to 99% input clock duty cycle could be corrected to 50% output duty cycle. The prototype ADC is implemented in a $0.18{\mu}m$ CMOS n-well 1-poly 6-metal process and dissipates 184mW at 1.8V single supply The SNDR of the proposed 12bit ADC is 52dB and SFDR of 59dBc(@Fs=20MHz, Fin=1MHz) is measured.

본 논문에서는 무선 통신 분야의 WLAN/WMAN 시스템에 집적화할 수 있도록 I/Q 채널 12비트 40MS/s 파이프라인 아날로그-디지털 변환기를 제안하였다. 제안하는 A/D 변환기는 높아진 동작 속도와 CMOS 소자의 최소 선폭이 작아지며 생기는 듀티 사이클의 변화를 보정해 줄 수 있는 DLL 기반의 듀티 사이클 보정 회로를 집적화 하였다. 입력 듀티 사이클이 1%에서 99%까지 변동이 있어도 정확한 50%의 듀티 사이클을 가진 신호로 보정 가능하도록 설계하였다. 제작된 A/D 변환기는 $0.18{\mu}m$ CMOS n-well 1-poly 6-metal 공정으로 제작되었으며, 전력 소모는 1.8V 전원 전압에서 184mW이다. 샘플링 및 입력 주파수가 각각 20MHz, 1MHz 일 때 52dB의 SNDR과 59dBc의 SFDR을 나타내었다.

Keywords

References

  1. D. J. Johnston, and M. LaBrecque, "IEEE 802.16 WirelessMAN Specification Accelerates Wireless Broadband Access," Technology Intel magazine, August 2003
  2. L. Perraud, et al., "A Dual-Band 802.11 a/b/g Radio in 0.18um CMOS," IEEE ISSCC, Vol.47, pp.94-95, Feb. 2004
  3. S. Karthikeyan, "Clock duty cycle adjuster circuit for switched capacitor circuits," Electron. Lett., Vol.38. No.18, pp.1008-9, Aug. 2002 https://doi.org/10.1049/el:20020657
  4. J. Doyle, Y.J. Lee, Y.-B. Kim, H. Wilsch, and F. Lombardi, "A CMOS subbandgap reference circuit with 1-V power supply voltage,' IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.39, No.1, pp.252-255, Jan. 2004 https://doi.org/10.1109/JSSC.2003.820882
  5. Lewis, S.H. and Gray, P.R., "A pipeline 5Msample/s 9bit analog-to-digital converter," IEEE JSSC, Vol.SC-22, pp.954-61, Dec. 1987
  6. B. Song, S. Lee and M. F. Tompsett, "A 10-b 15-MHz CMOS Recycling Two-Step A/D Converter," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.25, No.6, pp.1328-1338, Dec. 1990 https://doi.org/10.1109/4.62176
  7. C. R. Grace, P. J. Hurst and Stephen H. Lewis, "A 12-bit 80-MSample/s Pipelined ADC With Bootstrapped Digital Calibration," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.40, No.5, pp.1038-46, May. 2005 https://doi.org/10.1109/JSSC.2005.845972
  8. Sungjoon Kim, "A 960-Mb/s/pin Interface for Skew-Tolerant Bus Using Low Jitter PLL," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.32, No.5, pp.691-700, May. 1997 https://doi.org/10.1109/4.568836
  9. J. G. Maneatis, "Low-jitter process-independent DLL and PLL based on self-biased techniques," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.31, pp.1723-1732, Nov. 1996 https://doi.org/10.1109/JSSC.1996.542317
  10. J.N. Jang and H.J. Park, "An All-Digital CMOS Duty Cycle Correction Circuit with a duty cycle correction range of 15-to-85% for multi-phase applications," IEICE TRANS. Electron., Vol.E88-C, No.4, pp.773-7, Apr. 2005 https://doi.org/10.1093/ietele/e88-c.4.773
  11. B. Min, Y. Cho, H. Chae, H. Park and S. Lee, "A 10b 100MS/s 1.4mm2 56mW 0.18um CMOS A/D Converter with 3-D Fully Symmetrical Capacitors," IEICE Trans. on Electronics, Vol.E89-C, No.5, pp.630-635, May 2006 https://doi.org/10.1093/ietele/e89-c.5.630