تقویت کننده های با عملکرد بالا و ولتاژ بسیار پایین

در این مقاله، یک معماری جدید مبتنی بر درخت معرفی می شود که اجازه پیاده سازی آمپلیفایر های ولتاژ بسیار پایین فوق العاده (ULV) را می دهد. این معماری از یک مرحله ورودی مبتنی بر بدن بهره می برد تا محدوده حالت مشترک ورودی از ریل به ریل را تضمین کند و از بارگذاری دیود بدن برای جلوگیری از جبران میلر بهره می برد، به لطف عدم وجود گره های داخلی با امپدانس بالا. ساختار مبتنی بر درخت CMRR آمپلیفایر پیشنهادی را نسبت به معماری های معمول OTA بهبود می بخشد و امکان دستیابی به یک CMRR منطقی حتی در ولتاژ تامین به عنوان پایین به عنوان ۰.۳ ولت و بدون تولید کننده جریان دم توانایی استفاده نمی تواند در مدارهای ULV استفاده شود. جریان های bias و ولتاژهای خروجی استاتیک تمام مراحل پیاده سازی شده برای تضمین سربلندی خوب در برابر تغییرات PVT از طریق سردیگ های ترانزیستورهای biasing به طور دقیق تنظیم می شوند. معماری پیشنهادی و مراحل پیاده سازی شده از نظر تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته و معادلات طراحی برای معیارهای عملکرد اصلی ارائه شده اند تا درک بهتری از رفتار مدار فراهم کنند. یک OTA با ولتاژ تامین ۰.۳ ولت، زیر آستانه، فوق العاده کم توان (ULP)، بر اساس معماری مبتنی بر درخت پیشنهادی، در یک فرآیند CMOS ۱۳۰ نانومتری تجاری طراحی شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که یک گردش جریان پیش از ۵۲ دسی بل با یک محصول گردش جریان ولتاژ تقریبا ۳۵ کیلوهرتز و مقادیر منطقی از CMRR و PSRR، حتی در ولتاژهای تامین چنین پایین و با در نظر گرفتن ناهمسانی ها بدست می آید. مصرف توان به اندازه ۲۱.۸۹ نانووات است و بهترین مقادیر شاخص های کوچک و بزرگ FoMs ارائه شده است. شبیه سازی های پارامتری و مونت کارلو محدود نشان می دهد که مدار پیشنهادی در برابر تغییرات PVT و ناهمسانی پایدار است. این نتایج تایید می کنند که OTA پیشنهادی یک انتخاب خوب برای پیاده سازی بلوک های آنالوگ با عملکرد بالا برای گره های IoT که به صورت مستقیم به دست آمده اند، می باشد.

کلیدواژه ها:

مبتنی بر بدن ، ولتاژ بسیار پایین ، توان بسیار پایین