A Soft-Error-Tolerant SAR ADC with Dual-Capacitor Sample-and-Hold Control for Sensor Systems

For a reliable and stable sensor system, it is essential to precisely measure various sensor signals, such as electromagnetic field, pressure, and temperature. The measured analog signal is converted into digital bits through the sensor readout system. However, in extreme radiation environments, such as in space, during flights, and in nuclear fusion reactors, the performance of the analog-to-digital converter (ADC) constituting the sensor readout system can be degraded due to soft errors caused by radiation effects, leading to system malfunction. This paper proposes a soft-error-tolerant successive-approximation-register (SAR) ADC using dual-capacitor sample-and-hold (S/H) control, which has robust characteristics against total ionizing dose (TID) and single event effects (SEE). The proposed ADC was fabricated using 65-nm CMOS process, and its soft-error-tolerant performance was measured in radiation environments. Additionally, the proposed circuit techniques were verified by utilizing a radiation simulator CAD tool.

EFFECT OF THE NOISE COMPONENT OF THE APERTURE UNCERTAINTY ON THE DYNAMIC RANGE OF THE SAMPLE AND HOLD CIRCUIT

В данной статье рассмотрен вопрос влияния шумовой компоненты апертурной неопределенности на динамический диапазон устройства выборки и хранения (УВХ). С этой целью построена математическая модель УВХ, которая представлена в виде идеального дискретизатора, на входе которого включен функциональный блок, имитирующий искажения дискретизируемого колебания в реальном УВХ. Получено аналитическое выражение, позволяющее показать, что шумовая компонента апертурной неопределенности порождает частотные искажения входного сигнала и дополнительный шум, свойства которого определяются характеристиками апертурной неопределенности и дискретизируемого колебания.