DESIGN AND SIMULATION OF A WIDE RANGE AND HIGHLY LINEAR CURRENT TO TIME CONVERTER. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Mazen_Abouelezz_201685460_Master_Thesis.pdf - Submitted Version Restricted to Repository staff only until 24 December 2025. Download (9MB)

Arabic Abstract

أدى الطلب المرتفع على محولات الاشارة المستمرة إلى رقمية (م-ر) ذات التحويل عالي السرعة ومنخفضة الطاقة إلى تصميم محولات تعتمد على الوقت في نقل المعلومات. في المحولات (م-ر) القائمة على الوقت، يتم تحويل الإشارة المدخلة (التيار - الجهد) إلى نبضة تأخير في الوقت باستخدام محول الإشارة إلى الوقت ثم يتم تحويل النبضة إلى رقمية باستخدام محول الوقت إلى الرقمي (و-ر). يتمتع (و-ر) بالعديد من المزايا مقارنة بالمحول (م-ر) التقليدي مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات السرعة المنخفضة والعالية. يتم تحديد أداء (و-ر) من خلال جودة محول الإشارة بداخله المستخدم. محولات الاشارة (التيار / الجهد) هي مرحلة مهمة وحاسمة من (و-ر). هناك نوعان من محولات الاشارة هما محول الجهد إلى الوقت (ج-و) ومحول التيار إلى الوقت (ت-و). هناك العديد من تصميمات (ج-و) و (ت-و) التي تم الإبلاغ عنها في الأبحاث المسبقة. ومع ذلك، فإنها تعاني من واحد أو أكثر مما يلي: 1- عدم الخطية 2- استهلاك الطاقة العالي 3- اعتمادها على الحرارة وتغييرات التشغيل 4- نطاق الإدخال المنخفض. يقدم هذا العمل تصميمًا جديدًا لـ (ت-و) يستخدم الدالة العكسية لحل تحديات التصميمات السابق ذكرها. يبلغ نطاق الإدخال الكامل لـ (و-ت) الى 6.1 مايكرو امبير مع خطأ خطي لا يتعدى 8.1 بالمئة. التصميم مستقل عن تغييرات درجة الحرارة والعمليات التشغيل حيث يكون الخطأ الناتج عن درجة الحرارة أقل من 5.0 بالمئة والخطأ الناتج عن عملية التشغيل أقل من 3 بالمئة. يمكن أن يعمل هذا (ت-و) حتى 115.1 ميجا هرتز

English Abstract

The Analog to Digital Converters (ADCs) are regarded as one of the most crucial components for embedded systems, Ultra Wide Band (UWB) receivers, Software Defined Radio (SDR), and biomedical applications. Most of today's integrated circuits (ICs) are a combination of digital and analog systems that take use of the expanding capabilities of Digital Signal Processing (DSP). Power consumption and processing speed are only two of the numerous reasons why DSP is better than analog signal processing. Therefore a high demand for high-speed low power Analog to Digital Converters (ADCs) has led to the design of time-based ADCs which combines the high speed of current-based ADCs and the lower power consumption of voltage-based ADCs. In time-based ADCs, the input signal (current/voltage) is controlling the delay of the output pulse by using Signal to Time Converter (STC) and then the pulse is converted to digital by using Time-to-Digital Converter (TDC). Also, TDC can take advantage of the scalability of CMOS technology. The performance of TDC is determined by the quality of the STC used. STC (current/voltage) is an important and crucial stage of TDC. There are two Types of STCs which are the Voltage to Time Converter (VTC) and Current to Time Converter (CTC). There are many designs of VTCs and CTCs that have been reported in the literature. However, they suffer from on or more of the following: 1-nonlinearity 2-high power consumption 3-PVT dependence 4- low input range. This thesis introduces a new CTC design that uses inverse function to solve the challenges of previous designs. The CTC's full input range is 1.6 μA with a maximum linearity error less than 1.8%. The design is PVT independent where the error due to temperature is less than 0.5% and error due to corner process is less than 3%. The proposed CTC can operate up to 1.115 MHz

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Al-Absi, Munir
Committee Members:	Mahnashi, Yaqub and Hussein, Alaael-Din
Depositing User:	MAZEN ABU ALAZ (g201685460)
Date Deposited:	24 Dec 2024 11:22
Last Modified:	24 Dec 2024 11:22
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143151