Aktive und kontinuierliche Kompensation des Taktjitters in zeitkontinuierlichen Delta-Sigma ADCs

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Killat
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444659113

Zeitkontinuierliche Delta-Sigma ADCs werden durch Taktjitter beeinträchtigt, weil die Taktflanken die Pulsbreite des DACs beeinflussen und damit direkt das rückgekoppelte Signal stören. Zur Reduktion des Einflusses des Taktjitters werden heute vorwiegend geschaltete Kapazitäten, auch in Verbindung mit Widerständen (SCR-DAC), oder Multibit-DACs verwendet. Von Nachteil sind höhere Slew-Rate-Anforderungen bzw. der höhere Schaltungsaufwand. Ein anderer Vorschlag basiert auf einem SC-Integrator, der eine Referenzladung mit einem über die Taktperiode integrierten Referenzstrom vergleicht und daraus ein Korrektursignal für die Jitterkompensation gewinnt. Kritisch ist hier das kT/C-Rauschen und die Ladungsinjektion im Vergleich zum kleinen Absolutwert des Taktjitters. Ausserdem basiert das Verfahren auf einer geschalteten Kapazität, die in einem zeitkontinuierlichen Delta-Sigma ADC eigentlich unerwünscht ist.In dem Projekt soll eine zeitkontinuierliche Kompensation des Einflusses des Taktjitters in zeitkontinuierlichen Delta-Sigma ADCs mit einem aktiven Verfahren erforscht und realisiert werden. Das Prinzip basiert auf der abwechselnden Auf- und Abintegration der DAC-Referenz und dem Vergleich der integrierten Werte über mehrere Taktperioden. Basierend auf dem Vergleich soll ein Korrektursignal generiert werden, das in nachfolgenden Taktphasen in den Integrator eingespeist wird und somit den Fehler vom Taktjitter kompensiert. Der Vorteil des Verfahrens ist die fortlaufende zeitkontinuierliche Integration über die Taktperioden und damit eine geringere Sensitivität gegenüber kT/C-Rauschen und Ladungsinjektion in der Kompensationsschaltung. Nur mit einer Kompensationsschaltung, die selbst keinen signifikanten Störungen und Rauschen unterliegt, kann eine aktive Kompensation des Taktjitters gelingen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen