Extreme Low-Power Mixed Signal IC Design: Subthreshold Source-Coupled Circuits

قابلیت طراحی و مصرف برق علاوه بر هزینه، همواره از مهمترین مسائل در طراحی مدارهای مجتمع (IC) بوده و از دغدغه های اصلی این تحقیق نیز می باشد. مصرف انرژی: اتلاف توان (P ) و مصرف انرژی - زمانی که مقدار محدودی از توان یا منبع محدود انرژی وجود دارد، اهمیت ویژه ای دارد. نمونه‌های بسیار رایج سیستم‌های قابل حملی هستند که طول عمر باتری به مصرف انرژی سیستم بستگی دارد. تکنیک های مختلفی برای کاهش یا مدیریت مصرف برق مدار در این نوع سیستم ها ایجاد شده است. برنامه های کاربردی با توان بسیار کم (ULP) نمونه های دیگری هستند که در آن اتلاف انرژی مسئله اصلی طراحی است. در چنین کاربردهایی، بودجه توان به قدری محدود است که برای برآوردن الزامات، به تکنیک های طراحی مدار و سطح سیستم بسیار خاصی نیاز است. مدارهایی که در کاربردهایی مانند شبکه‌های حسگر بی‌سیم (WSN)، سیستم‌های باطری پوشیدنی [1]، و مدارهای قابل کاشت برای کاربردهای بیولوژیکی به کار می‌روند، نیاز به مصرف انرژی بسیار کمی دارند، به طوری که کل سیستم می‌تواند برای مدت بسیار طولانی بدون آن زنده بماند. نیاز به تعویض یا شارژ مجدد باتری[2-4]. استفاده از تکنیک های منبع تغذیه جدید مانند برداشت انرژی[5] و باتری های قابل چاپ [6] دلیل دیگری برای کاهش اتلاف انرژی است. توسعه تکنیک های طراحی ویژه برای اجرای مدارهای کم توان [7-9]، و همچنین طرح های مدیریت توان پویا (DPM) [10] دو رویکرد اصلی برای کنترل مصرف برق سیستم هستند. انعطاف‌پذیری طراحی: انعطاف‌پذیری طراحی موضوع مهم دیگر در سیستم‌های یکپارچه مدرن است.

Design exibility and power consumption in addition to the cost, have always been the most important issues in design of integrated circuits (ICs), and are the main concerns of this research, as well. Energy Consumptions: Power dissipation (P ) and energy consumption are - diss pecially importantwhen there is a limited amountof power budgetor limited source of energy. Very common examples are portable systems where the battery life time depends on system power consumption. Many different techniques have been - veloped to reduce or manage the circuit power consumption in this type of systems. Ultra-low power (ULP) applications are another examples where power dissipation is the primary design issue. In such applications, the power budget is so restricted that very special circuit and system level design techniquesare needed to satisfy the requirements. Circuits employed in applications such as wireless sensor networks (WSN), wearable battery powered systems [1], and implantable circuits for biol- ical applications need to consume very low amount of power such that the entire system can survive for a very long time without the need for changingor recharging battery[2–4]. Using newpowersupplytechniquessuchas energyharvesting[5]and printable batteries [6], is another reason for reducing power dissipation. Devel- ing special design techniques for implementing low power circuits [7–9], as well as dynamic power management (DPM) schemes [10] are the two main approaches to control the system power consumption. Design Flexibility: Design exibility is the other important issue in modern in- grated systems.