저전력 적외선 신호 취득회로를 위한 A/D 변환기에 관한 연구

Abstract

기존 적외선 ROIC 에서 Pipelined ADC 의 경우 높은 Power 소모가 문제가 되었다.따라서 이를 해결하기 위해 Pipelined 보다 저전력 구조인 SAR ADC 설계를 통하여적외선 ROIC 의 저전력화를 구현 하였다.적외선 영상센서 모듈의 경우 적외선 센서로부터 나오는 신호를 정확히 읽어 들이기위해서는 높은 Resolution 이 요구되는데 SAR ADC 의 경우 Resolution 을높이기 위해서는 Capacitor 의 수가 증가해야 한다. 하지만 Capacitor 의 증가는 SAR ADC 의 Power 소모를 높이게 된다. 따라서 12-bit SAR ADC 와 적분 중 미리 신호영역을 구분하여 2-bit 을 결정하는 적분기를 제안하고 설계 및 측정하였다. 제안한 적분기는 적분 중 신호를 미리 Large, Middle, Small 영역으로 나누어 각영역에 해당한 Digital Output 을 출력하도록 설계하였으며 실제 제작된 Chip 측정을통해 Simulation 결과와 동일하게 신호가 분류됨을 확인 하였다.12-bit SAR ADC 의 경우 실제 제작된 Chip 을 측정하여 SNDR 은 43.6dB, ENOB 이7.0-bit 임을 확인 하였다. 목표한 12-bit 보다 다소 낮은 ENOB 이 측정 되었는데 이는Layout 에서 발생하는 Parasitic capacitors 와 resistors 에 의해 SNDR 이 감소한 것이라 예상된다.