EDA tools for designing ΣΔ modulators working in the currentmode

• Autorzy: Szczęsny Sz. , Kropidłowski M. , Naumowicz M. , Śniatała P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.09.20

Warianty tytułu

PL

Narzędzia służące automatyzacji projektowania modulatorów sigma-delta

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents original tools for automating designing sigma-delta modulators working in the current mode. The solution makes it possible to optimize any modulator structure, to verify the compliance of the project with technological rules and to automate designing the layout of the circuit. The tools are compatible with popular design environments for CMOS circuits and with languages for describing circuit architectures. The proposed solution offers the designer the freedom of defining parameters expected of the modulator. The final result of the design process is a modulator topography obtained in a fully automated way and ready for fabrication. The effectiveness of the tools is demonstrated with an example of a modulator based on a current-to-frequency converter. The result of the design process was an SNDR coefficient equal to 76dB and the Walden’s FoM equal to 616fj/step for 20kHz bandwidth.

PL

W artykule zaprezentowano autorskie narzędzia służące automatyzacji projektowania modulatorów sigma-delta pracujących w trybie prądowym. Przedstawione rozwiązanie umożliwia optymalizację dowolnej struktury modulatora, weryfikację zgodności projektu z regułami technologicznymi oraz automatyzację projektowania layoutu układu. Narzędzia zgodne są z popularnymi środowiskami projektowania układów CMOS oraz językami opisu architektury układów. Zaproponowane rozwiązanie oferuje projektantowi swobodę definiowania oczekiwanych parametrów modulatora, a finalnym rezultatem procesu projektowego jest w pełni automatycznie uzyskana topografia modulatora nadająca się do fabrykacji. Skuteczność narzędzi zademonstrownao na przykładzie modulatora bazującego na przetworniku prąd-częstotliwość. W wyniku procesu projektowego uzyskano współczynnik PSNR równy 76dB oraz Walden’s FoM równy 616fj/step dla pasma 20 kHz.

Słowa kluczowe

EN

sigma-delta; EDA; design automation; current mode; Hooke-Jeeves

PL

sigma-delta; EDA; automatyzacja projektowania; tryb prądowy; Hooke-Jeeves

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 9
• Strony: 77--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Szczęsny Sz.

• Poznań University of Technology, Faculty of Computing, 3A Piotrowo Street, 61-138 Poznań

autor

Kropidłowski M.

• Poznań University of Technology, Faculty of Computing, 3A Piotrowo Street, 61-138 Poznań

autor

Naumowicz M.

• Poznań University of Technology, Faculty of Computing, 3A Piotrowo Street, 61-138 Poznań

autor

Śniatała P.

• Poznań University of Technology, Faculty of Computing, 3A Piotrowo Street, 61-138 Poznań

Bibliografia

• [1] Huang T.Ch., Huang J.L., Cheng K.T., Design, Automation, and Test for Low-Power and Reliable Flexible Electronics, Foundations and Trends in Electronic Design Automation, vol. 9, (2015), No. 2, 99-210
• [2] Lim B.Ch., Horowitz M.J., Jang J.E., Digital Analog Design: Enabling Mixed-Signal System Validation, Design & Test, IEEE, vol. 32,(2015), Issue 1, 44-52
• [3] Guo-Ming Sung, Chih-Ping Yu, Dong-An YaoA, Comparison of Second-Order Sigma-Delta Modulator Between Switched-Capacitor and Switched-Current Techniques, Circuits and Systems, 2008. APCCAS IEEE Asia Pacific Conference, 2008
• [4] Antao B.A. and Gielen G.G.E., Computer-Aided Design of Analog Integrated Circuits and Systems, John Wiley & Sons, Inc., New York, NY, USA, 30, 35, 43, (2002)
• [5] Hooke R., Jeeves T., Direct search solutions of numerical and statistical problems, J. Association for Computing Machinery 8, (1961), 212-229
• [6] Naumowicz M., Melosik M., Katarzynski P., Technology migration of analogue CMOS circuits using Hooke-Jeeves algorithm and genetic algorithms in multi-core CPU systems, Mixed Design of Integrated Circuits and Systems (MIXDES), 2013 Proceedings of the 20th International Conference , vol., no., 267-272, 20-22 June 2013
• [7] Handkiewicz A., Szczęsny S., Naumowicz M., Katarzyński P., Melosik M., Śniatała P., Kropidłowski M., SI-Studio, a layout generator of current mode circuits, Expert Systems with Applications, vol. 42, (2015), Issue 6, 3205-3218
• [8] Szczęsny S., Naumowicz M., Handkiewicz A., SIStudio – environment for SI circuits design automation, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, vol. 60, (2012), Issue 4, 757-762
• [9] Laifi A. et al., High resolution current-mode CCO-based continuous time delta-sigma modulators for sensor-array applications, Proc. IEEE PRIME, (2014), 1-4
• [10] Śniatała P., Naumowicz M., Handkiewicz A., Szczęsny S., de Melo J.L.A., Paulino N., Goes J., Current mode sigma-delta modulator designed with the help of transistor’s size optimization tool, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, vol. 63, (2015), Issue 4, 919-922
• [11] Zhao J., Wang Ch., CMOS Current-controlled Oscillators, Circuits and Systems IEEE Int. Symposium, (2007), 929-932
• [12] Kuo C.H., Shi D.Y., Chang K.S., A Low-Voltage Fourth- Order Cascade Delta–Sigma Modulator in 0.18-m CMOS, IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS—I: REGULAR PAPERS, VOL. 57, (2010), NO. 9
• [13] Pun K.P., Chatterjee S., Kinget P.R., A 0.5-V 74-dB SNDR 25-kHz continuous-time delta–sigma modulator with a return-to-open DAC, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 42, (2007), no. 3, 496-507
• [14] Wang J., Matsuoka T., and Taniguchi K., A 0.5 V feedforward delta–sigma modulator with inverter-based integrator, in Proc. ESSCIRC, (2009), 328-331
• [15] Yoon Y., Roh H., and Roh J., A true 0.4-V delta-sigma modulator using a mixed DDA integrator without clock boosted switches, IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp. Briefs, vol. 61, (2014), no. 4, 229-233

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.