Rasanter A/D-Umsetzer in CMOS-Technologie

Infineon hat einen Analog-Digital-Umsetzer mit 6-Bit Auflösung und einer Abtastrate von 4 Giga-Samples/Sekunde vorgestellt, der vollständig in 130-nm-Technik gefertigt werden kann. Umsetzer mit diesen Geschwindigkeiten lassen sich beispielsweise in Festplatten zur Verarbeitung der Rohdaten von den Schreib-/Leseköpfen einsetzen.

Bei dem Umsetzer handelt es sich um einen Vertreter der Flash-Technik, mit der hohe Sampleraten erzielbar sind. Für dieses parallele Verfahren sind aber 2ⁿ-1 Komparatoren nötig (n: Auflösung in Bit), woraus sich schon bei niedrigen Auflösungen ein großer Platzbedarf auf dem Die ergibt.

Um Offset-Effekte zu vermeiden, war man bislang bemüht, die Komparatoren mit großen aktiven Chip-Flächen zu bauen. Infineon hat mit ihrem neuen Verfahren einen anderen Weg gewählt: Sie nehmen die Störungen durch Offset-Spannungen in Kauf und gleichen sie durch Mittelung der digitalen Signale wieder aus -- daher auch nur eine Auflösung von 6 Bit bei dennoch 255 Komparatoren. Dadurch können die viel kleineren Vergleichsschaltungen aber für sehr hohe Geschwindigkeiten optimiert werden.

Ein weiteres Kriterium bei Umsetzern im Giga-Sample-Bereich ist die saubere Erzeugung eines Systemtaktes. Im jetzt vorgestellten Design erzeugt ein LC-Oszillator auf dem Chip den Takt (4 GHz).

Der ganze Umsetzer kommt mit Standard-CMOS-Technologie aus -- auf analoge Prozessschritte kann somit verzichtet werden. Das senkt die Kosten und erlaubt die Integration in digitale Signalprozessoren. Wann und zu welchem Preis erste Chips mit der neuen Wandler-Technik auf den Markt kommen, ist bislang allerdings noch völlig offen. (bbe)