کاسکود تابیده بازچرخشی
چکیده
یک معماری آمپلی فایر بازچرخشی بر اساس امپلی فایر ترانس کندوکتانس کاسکود تابیده توصیف می شود. آمپلی فایر پیشنهادی، یک عملکرد قابل توجه را نسبت به نوع تابیده سنتی نشان می دهد. این کار با استفاده از دستگاه های قبلی در مسیر سیگنال انجام می شود که منجر به بهبود ترانس کندوکتانس، بهره و نرخ ونرخ تغییرات سریع می شود. به علاوه، نویز ورودی و تحلیل آفست نشان می دهد که اصلاحات پیشنهادی اثرات نامطلوبی بر روی این متریک های طراحی دارد. شبیه سازی های سطح ترانزیستور و نتایج آزمایشی در فرایند TSMC0.18 m CMOS موید نتایج نظری است. در مقایسه با کاسکود تابیده سنتی، و برای بیلان توان و مساحت یکسان، امپلی فایر پیشنهادی دارای دو برابر پهنای باند (134.2 مگاهرتز در مقابل 70.7 مگاهرتز) و بهتر از دو برابر نرخ تغییر تغییر سرعت 94.1 V s در برابر 42.1 V s می باشد ضمن این که دارای بار 5.7 pf است. هم چنین بهبود بهره 7.6 دسی بل مشاهده میشود.
1- مقدمه
بهبود و پیشرفت فناوری های CMOS زمینه را برای بازار رو به رشد موبایل و دستگاه های الکترونیک قابل حمل و دستی هموار کرده است. این رشد ناشی از یکپارچه سازی پیوسته انالوگ پیچیده و بلوک های اساسی دیجیتال بر روی تراشه، موجب شده است تا سطح سیلیکون و مصرف توان به دو بعد ارزشمند یک طراحی تبدیل شود. امپلی فایر ترانسکدوکتانس عملیاتی OTA یک جزء اساسی انالوگ اساسی بوده و برای بسیاری از زمینه ها، بزرک ترین مصرف کننده توان است. اخیرا، یکی از رایج معماری های مورد استفاده، خواه تک طبقه ای و یا اولین مرحله در امپلی فایر های چند طبقه ای، امپلی فایر کاسکود تابیده به دلیل نرخ بهره بالا و نوسان سیگتال بالا در فرایند های CMOS ولتاژ پایین حال و اینده بوده است. به علاوه، FC ورودی PMOS به یک گزینه مهم و اصلی نسبت به NMOS به دلیل قطب های غیر بالغ بالاتر، نویز لرزشی پایین تر و سطح مود ورودی تبدیل شده است. مورد دوم امکان سوییچینگ ورودی را با استفاده از یک ترانزیستور NMOS در خازن سوییچ شونده می دهد. کار های قبلی برای بهبود عملکرد FC از طرح های چند مسیره(3-4) استفاده کرده اند. طرح چند مسیره دیگر(5) برای OTA معکوس سه جریان برای بهبود امپدانس خروجی و نرخ تغییرات و شبیه سازی عملیات AB کلاس استفاده شده است. با این حال،آن ها برای کاربرد های پر سرعت برای انتقال OTA دارای جفت قطب صفر با فرکانس پایین بوده است. با این وجود(3-16) پایه و اساس اصلاحات پیشنهادی برای امپلی فایر FC ارایه شده در بخش 2 محسوب می شود. در بخش سوم، اثرات این اصلاحات بر روی متریک های طراحی امپلی فایر FC ارایه شده است و این در حالی است که بخش های 4 و 5 به بحث در مورد کاربرد و پیاده سازی این روش و نتایج ازمایش و شبیه سازی به ترتیب می پردازند. در نهایت نتیجه گیری در بخش 6 ارایه می شود.
Abstract
A recycling amplifier architecture based on the folded cascode transconductance amplifier is described. The proposed amplifier delivers an appreciably enhanced performance over that of the conventional folded. This is achieved by using previously idle devices in the signal path, which results in an enhanced transconductance, gain, and slew rate. Moreover, the input referred noise and offset analyses are included to demonstrate that the proposed modifications have no adverse effects on these design metrics. Transistor-level simulations and experimental results in TSMC 0.18 m CMOS process confirm the theoretical results. When compared to the conventional folded cascode, and for the same area and power budgets, the proposed amplifier has almost twice the bandwidth (134.2 MHz versus 70.7 MHz) and better than twice the slew rate (94.1 V s versus 42.1 V s) while driving the same 5.6 pF load. Also a gain enhancement of 7.6 dB is observed.
I. INTRODUCTION
T HE advancement of CMOS technologies paved the road for a growing market of mobile and portable electronic devices. This growth is driven by the continual integration of complex analog and digital building blocks on a single chip, making silicon area and power consumption the two most valued aspects of a design. The operational transconductance amplifier (OTA) is still a vital analog building block and for many applications is the largest and most power consuming. Recently, one of the most commonly used architectures, whether as a single-stage or first stage in multi-stage amplifiers, had been the folded cascode (FC) amplifier for its high gain and reasonably large signal swing in the present and future low voltage CMOS processes. Moreover, the PMOS input FC has become the prime choice over its NMOS counterpart for its higher non-dominant poles, lower flicker noise, and input common mode level. The latter allows input switching using a single NMOS transistor in switched-capacitor (SC) applications [1], [2]. Previous work to enhance the performance of the FC used multi-path schemes [3] and [4]. Another multi-path scheme [5] was applied to the Three-Current-Mirror OTA to enhance the output impedance and slew rate, and another in [6] to emulate a class AB operation. However, they were not suitable for high-speed applications as the transfer function of the OTA had numerous low frequency pole-zero pairs. Nonetheless, [3]–[6] form the basis of the proposed modifications to the FC amplifier presented in Section II. In Section III, the effects of these modifications on the major design metrics of the proposed FC amplifier are presented, whereas Sections IV and V discuss the implementation, and experimental/simulations results respectively. Finally, the conclusions are presented in Section VI.
چکیده
1- مقدمه
2- امپلی فایر FC پیشنهادی
3- ویژگی های RFC
الف: ترانسکندوکتانس سیگنال کوچک
ب: بهره فرکانس پایین
پ: نرخ تغییر ولتاژ
ج: سطح و توان
4- پیاده سازی
5-نتایج ازمایشی و شبیه سازی
6.نتیجه گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. PROPOSED FC AMPLIFIER
III. RFC CHARACTERISTICS
A. Small Signal Transconductance
B. Low Frequency Gain
C. Slew Rate
D. Phase Margin
E. Noise
F. Input Offset
G. Area and Power
IV. IMPLEMENTATION
V. EXPERIMENTAL AND SIMULATION RESULTS
VI. CONCLUSION
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه