Etude d'une cellule universelle de conversion analogique-numerique par redistribution de charges en technologie cmos

par FRANCOIS AGON

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Georges Alquié.

Soutenue en 1995

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

Les performances des systemes electroniques sont accrues par l'utilisation du traitement numerique du signal. Pour cela il est necessaire de developper des interfaces avec les actionneurs ou les capteurs. Les convertisseurs analogiques-numeriques (can) et numeriques-analogiques (cna) sont des elements constitutifs de ces interfaces. La technologie cmos, tres bien adaptee a l'integration des fonctions numeriques, semblerait une technologie de fabrication privilegiee ; cependant elle n'est pas la plus appropriee pour la realisation des fonctions analogiques. Ainsi les performances des circuits mixtes resulteront essentiellement de celles des fonctions analogiques integrees et, en particulier, de celles des convertisseurs. L'objectif de l'etude concerne la realisation d'un can, en vue de faire une cellule de bibliotheque pour circuits mixtes en technologie cmos. Destine a une utilisation generale, ce circuit doit posseder une resolution elevee, une grande dynamique d'entree, une faible consommation et un encombrement reduit, tout en souhaitant par ailleurs que ses performances soient aussi independantes que possible des caracteristiques technologiques du fondeur. La linearite est une caracteristique essentielle d'un tel convertisseur. Afin d'obtenir une bonne linearite, nous avons developpe, dans un premier temps, un convertisseur qui possede un algorithme original de linearisation pour s'affranchir de l'imperfection des composants. Dans un second temps, afin de prendre en compte d'autres effets parasites mis en evidence lors de la caracterisation de ce premier circuit, une analyse theorique a ete effectuee pour envisager une amelioration de l'architecture proposee initialement. Les tests des convertisseurs doivent etre effectues dans des conditions proches de celles de leur utilisation. La methode de test statistique simple et fiable que nous avons mise en uvre nous a permis de determiner les origines des imprecisions de la conversion, resultat essentiel pour effectuer une optimisation des performances. Nous avons en outre propose une methode originale de mesure des tensions d'offset statique et dynamique des comparateurs

Titre traduit

Design and performances analysis of an all-mos universal cell for analog to digital conversion by charge redistribution

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