Incremental Analog-to-Digital Converters for High-Resolution Energy-Efficient...

《Incremental  Analog-to-Digital  Converters  for  High-Resolution  Energy-Efficient  Sensor  Interfaces》

Integrated  sensor  interface  circuits  require  power-efficient  high-accuracy  data  converters.  In  many  applications,  the  best  choice  is  to  use  incremental  A/D  converters  (IADCs)  incorporating  extended  counting.  In  this  paper,  we  discuss  the  operation  and  design  of  IADCs,  including  single-loop  and  MASH  architectures.  When  using  a  direct-feed-forward  modulator,  the  IADC  accumulates  the  residue  voltage,  and  it  is  easily  to  implement  a  hybrid  scheme  of  extended  counting.  Several  hybrid  schemes  are  review  and  discussed.  A  multi-step  extended  counting  scheme  is  discussed  for  high-resolution  power-efficient  conversion.  Optimal  trade-off  between  high  order  and  high  oversampling  ratio  is  critical  for  energy  efficiency.  A  two-step  IADC  is  discussed,  which  extends  the  performance  of  an  Nth-order  IADC  close  to  that  of  a  (2N-1)th-order  IADC,  with  reduced  power.  An  implemented  device  uses  the  circuitry  of  a  second-order  IADC  (IADC2)  to  achieve  a  performance  close  to  that  of  a  third-order  IADC.  The  two-step  operation  can  be  extended  to  multi-step  one,  and  the  SQNR  performance  can  be  increased  significantly.  The  two-step  operation  can  be  extended  to  multi-step  operation,  which  can  boost  up  the  order  of  SQNR  and  further  improve  the  energy  efficiency  drastically.