Course detail

Theory of AD and DA Signal Conversion

FEKT-MPC-TVPAcad. year: 2024/2025

Structure of a chain of blocks for analogue signal processing a nd reconstruction of digitized signal, applied codes. Programmable amplifiers, analogue multiplexers, input filters. SH and TH circuits. Parameters and types of DACs, chip structures, application notes. Parameters and types of ADCs, chip structures, application notes. Self calibration, testability. Vf and fV converters, Df converters, digital measurement of time intervals, phase, frequency. Design using ADCs and DACs.

Language of instruction

Czech

Number of ECTS credits

6

Mode of study

Not applicable.

Guarantor

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Department

Department of Microelectronics (UMEL)

Entry knowledge

The subject knowledge on the Bachelor´s degree level is requested mainly design of analog and digital circuits and knowledge of analysis and signal processing.

Rules for evaluation and completion of the course

- a maximum of 40points for protocols of laboratory exercises,
- a maximum of 60 points for the final exam, which consists of a written part (45 points) and oral exam (15 points).
Laboratory exercises are mandatory. Properly excused absence from seminars can be replaced by appointment with the teacher.

Aims

The target of subject is to introduce fundamental principles of A/D and D/A converters, parameters of integrated converters and their applications.
The student is able to:
- define the basic blocks signal processing chain of ADC and DAC,
- define and explain the basic parameters of AD and DA converters,
- describe the static transfer characteristic of AD and DA converters and mark some static parameters in it,
- describe the basic blocks of AD and DA converters (S/H, T/H stages, filters, reference, etc.), as well as design of those stages,
- describe and explain the function of the various structures of AD and DA converters, as well as on the basis of given parameters to select and design the most appropriate structure for the application.

Study aids

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

Baker, J.R.: CMOS: Circuit Design, Layout, and Simulation (IEEE Press Series on Microelectronic Systems) 4th Edition , IEEE Press a Wiley Interscience, ISBN 978-1119481515, 2019 (EN)
Harpe, P., Baschirotto, A., Makinwa, K., A., A.,High-Performance AD and DA Converters, IC Design in Scaled Technologies, and Time-Domain Signal Processing: Advances in Analog Circuit Design, Springer, 2014, ISBN: 978-3319079370 (EN)

Recommended reading

Not applicable.

Classification of course in study plans

  • Programme MPC-MEL Master's, 2. year of study, summer semester, compulsory-optional

Type of course unit

 

Lecture

26 hours, optionally

Teacher / Lecturer

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Syllabus

Převodníky AD a DA - základní princip, blokové schéma, základní statické a dynamické parametry, úloha v řetězci zpracování dat.
Obvody pro předzpracování signálu - důvody použití, využití multiplexeru a demultiplexeru, invertované a neinvertované sítě, diferenční sítě - příklady zapojení funkce.
Filtrační obvody - funkce, příklady realizací, důvody použití v převodnících, aproximační charakteristiky, přesné filtry.
Vzorkovací obvody - S/H a T/H obvody - rozdíly, funkce, základní parametry, příklady realizací.
Referenční zdroje napětí a proudu - jednoduché reference, reference řízené prahovým napětím tranzistoru, bandgap reference, výhody, nevýhody, teplotní závislost, stabilita.
Paralelní převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití sítě R-2R a modifikace, váhové sítě, typičtí představitelé.
Sériové převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití kapacitorů v síti, příklady využití.
Převodníky AD s vysokými vzorkovacími kmitočty - komparační, řetězové - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky AD typu SAR a integrační - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky sigma-delta - základní zapojení a funkce, příklady využití. Testování převodníků.

 

Laboratory exercise

39 hours, compulsory

Teacher / Lecturer

doc. Ing. Jiří Háze, Ph.D.

Syllabus

Převodníky AD a DA - základní princip, blokové schéma, základní statické a dynamické parametry, úloha v řetězci zpracování dat.
Paralelní převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití sítě R-2R a modifikace, váhové sítě, typičtí představitelé.
Sériové převodníky DA - základní zapojení a funkce, využití kapacitorů v síti, příklady využití.
Převodníky AD s vysokými vzorkovacími kmitočty - komparační, řetězové - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky AD typu SAR a integrační - základní zapojení a funkce, příklady využití.
Převodníky sigma-delta - základní zapojení a funkce, příklady využití.