طراحي و شبيه سازي تقويت كننده ابزار دقيق حالت جرياني بر مبناي ناقل جريان نسل دوم تمام تفاضلي

كارشناسي ارشد

تقويت‌كننده‌هاي ابزار دقيق حالت جريان (CMIAs ) مبتني بر ناقل جريان نسل دوم ( CCII) به‌طور گسترده در بخش‌هاي ابزار دقيق پزشكي، دريافت اطلاعات و پردازش سيگنال و... استفاده مي‌شوند و بر خلاف تقويت‌كننده‌هاي ابزار دقيق حالت ولتاژي (VMIA) داراي پهناي باند مستقل از بهره هستند. در سال‌هاي اخير و براي تامين CMRR بالا و به منظور عدم نياز به مقاومت‌هاي همجور از ناقل‌هاي جريان نسل دوم تمام تفاضلي ( FDCCIIs) در طراحي اين تقويت‌كننده‌ها استفاده شده است. همچنين براي كاهش توان مصرفي در اين تقويت‌كننده‌ها روش‌هاي متفاوتي در اين سال‌ها ارائه شده است. يكي از اين روش‌ها طراحي مناسب ناقل در ناحيه زير آستانه بوده است. از اين رو در فصل چهارم اين پايانامه، يك ناقل جريان نسل دوم تمام تفاضلي (FDCCII) دقيق با ولتاژ و توان بسيار پايين، باند پهن، مقاومت ورودي بسيار كوچك وPVT خوب در ناحيه زير آستانه ارائه مي‌شود. در اين ناقل جريان، با طراحي مدار در ناحيه زير آستانه توان به شدت كاهش مي‌يابد. همچنين براي كاهش مقاومت ورودي ناقل از حلقه‌هاي فيدبك با بهره بسيار زياد استفاده مي‌شود. از طرفي به كمك دو ترانزيستور، ولتاژ VDS ترانزيستورهاي زوج‌هاي تفاضلي به هم نزديك مي‌شود كه باعث بهبود دنبال‌كنندگي ولتاژ مي‌شود. در مدار پيشنهادي به منظور بهينه‌سازي در نظر گرفته مي‌شود كه نتيجه‌ آن PVT خوب در مدار است. اين ناقل توسط شبيه‌ساز كيدنس و در فناوري 0.18µm TSMC RF با ولتاژ تغذيه ±0.4V شبيه‌سازي شده است و جانمايي مدار فضايي كمتر از (35.3 µm *20.5 µm) اشغال كرده است. نتايج در حالت‌هاي پيش از جانمايي، پيش از جانمايي با مونت كارلو، پس از جانمايي و پس از جانمايي با مونت كارلو براي Rx و پهناي باند -3dB بهره ولتاژي (جرياني) سيگنال به‌ترتيب برابر با‌ 8.47Ω، 10.49Ω، 8.77Ω و 10.69Ω و 518.8MHz(653.1MHz)، 513.85MHz(649.14MHz)، 399.1MHz (442.41MHz) و 389.48MHz(439.21MHz) هستند. همچنين توان مصرفي، محدوده ولتاژ DC و محدوده جريان DC به ترتيب در پيش از جانمايي (پس از جانمايي) برابر 45.14µW (45.08µW) و ±300mV و ±13uA هستند. آف‌ست FDCCII در حالت پيش و پس از جانمايي به ترتيب برابر -5.53mV و -5.78mV است. با توجه به نتايج مونت كارلو، تحليل دمايي و تحليل گوشه‌ها اثبات مي‌شود كه مدار پيشنهادي داراي PVT خوب در ناحيه زير آستانه است. همچنين در فصل 5 اين پايان نامه يك تقويت‌كننده ابزار دقيق حالت جريان بر مبناي ناقل طراحي شده در فصل چهارم (البته با اعمال تغييراتي در FDCCII در جهت بهبود پارامترهاي CMIA) ارائه مي‌شود كه نتايج آن در پيش از جانمايي به شرح زير مي‌باشد. CMRR و پهناي باند آن براي CMIA پيشنهادي به ترتيب برابر 247.28dB و 55.45MHz هستند. همچنين بهره ماكزيمم و پهناي باند آن به ترتيب برابر 76.11dB و 5.22MHz هستند. توان مدار پيشنهادي برابر 7.57uW است. اين CMIA توسط شبيه‌ساز كيدنس و در فناوري 0.18µm TSMC RF با ولتاژ تغذيه ±0.4V شبيه‌سازي شده است.

192037

دانشگاه علم و صنعت ايران

الكترونيك

دكتر سيد جواد ازهري