Αναλογικά κυκλώματα χαμηλής τροφοδοσίας με MOS τρανζίστορ οδηγούμενα από το υπόστρωμα

Abstract

In recent years the need for analog integrated circuits with low-voltage is more than urgent. One of the most basic analog circuit is differential amplifier. This thesis presents complete solutions for low-voltage differential amplifiers in standard CMOS technology with bulk-driven transistors. In the first place differential voltage amplifiers are designed with negative resistance circuitry in input stage. Thus, novel amplifiers structures are obtained, with improved input transconductance and voltage supply as small as 0.8V. In the next step differential bulk-driven voltage follower is designed with voltage supply of 1.0V and 0.5V. The proposed voltage follower is used as differential input stage for differential amplifiers, which operate with 1.0V and 0.5V voltage supply. Finally, a new technique for linear transconductance variation was introduced in order a variable gain amplifier to be designed. The proposed variable gain amplifier use a voltage supply equal to 0.8V. Also, two voltage squarers with bulk-driven transistors were designed with 1.0V and 0.8V voltage supply.

Τα τελευταία χρόνια η ανάγκη για αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα με χαμηλή τάση τροφοδοσίας γίνεται κάτι περισσότερο από επιτακτική. Ένα από τα βασικότερα κυκλώματα σχεδίασης αναλογικών κυκλωμάτων είναι οι διαφορικοί ενισχυτές τάσης. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται πλήρεις λύσεις διαφορικών ενισχυτών χαμηλής τροφοδοσίας σε τυπική CMOS τεχνολογία με την τεχνική οδήγησης τρανζίστορ από το υπόστρωμα. Αρχικά σχεδιάστηκαν διαφορικοί ενισχυτές τάσεις με τοπολογία αρνητικής αντίστασης στην βαθμίδα εισόδου, με τέτοιο τρόπο ώστε να γίνεται αύξηση της διαγωγιμότητας εισόδου. Έτσι, προέκυψαν πρωτότυπες δομές ενισχυτών με τροφοδοσία μέχρι και 0.8V. Στη συνέχεια σχεδιάστηκε βαθμίδα διαφορικού ακόλουθου τάσης με τρανζίστορ οδηγούμενα από το υπόστρωμα και τροφοδοσία IV και 0.5V. Η βαθμίδα αυτή αποτέλεσε τη διαφορική βαθμίδα εισόδου σε πρωτότυπους προτεινόμενους ενισχυτές με χαμηλή τροφοδοσία έως και 0.5V. Τέλος με την τεχνική οδήγησης τρανζίστορ από το υπόστρωμα αναπτύχθηκε τεχνική γραμμικής μεταβολής διαγωγιμότητας διαγωγών. Για τη σχεδίαση μεταβλητού κέρδους ενισχυτή για εφαρμογή σε βρόχο αυτόματου ελέγχου κέρδους. Για τον ίδιο σκοπό σχεδιάστηκαν και δυο κυκλώματα τετραγωνικής συνάρτησης με τρανζίστορ οδηγούμενα από το υπόστρωμα.