Low-Voltage CMOS Log Companding Analog Design

طراحی آنالوگ Companding Log CMOS ولتاژ پایین با جزئیات تکنیک های مدار آنالوگ پیشرفته را برای طراحی بسیار کم ولتاژ و کم مصرف سیستم های روی تراشه در CMOS ارائه می دهد. فن آوری ها استراتژی پیشنهادی عمدتاً بر دو پایه استوار است: تئوری ترکیب آنی ورود به سیستم، و ماسفت که در ناحیه زیرآستانه عمل می‌کند. اولی امکان فشرده سازی داخلی محدوده دینامیکی ولتاژ را برای عملکرد بسیار کم ولتاژ فراهم می کند، در حالی که دومی با فناوری های CMOS سازگار است و برای مدارهای کم مصرف مناسب است. پیش زمینه مورد نیاز در مورد مدل سازی خاص ترانزیستور MOS برای Companding در ابتدا ارائه شده است. به دنبال این رویکرد کلی، مجموعه کاملی از بلوک‌های ساختمانی پایه CMOS برای طیف گسترده‌ای از پردازش سیگنال آنالوگ پیشنهاد و تحلیل می‌شود. به طور خاص، مناطق تحت پوشش عبارتند از: تقویت و AGC، فیلتر دلخواه، تولید PTAT، و مدولاسیون مدت زمان پالس (PDM). برای هر موضوع، چندین مطالعه موردی در نظر گرفته می شود تا روش شناسی طراحی را نشان دهد. همچنین، نمونه‌های یکپارچه در فناوری‌های CMOS 1.2um و 0.35um برای تأیید تطابق خوب بین معادلات طراحی و داده‌های تجربی گزارش شده‌اند. توپولوژی های مدار آنالوگ حاصل قابلیت های ولتاژ بسیار پایین (یعنی 1 ولت) و توان کم (چند دهم uA) را نشان می دهند. جدا از این نمونه های طراحی خاص، یک کاربرد صنعتی واقعی در زمینه سمعک نیز به عنوان نمایشگر اصلی تمام بلوک های ساختمانی اولیه پیشنهادی ارائه شده است. این سیستم روی تراشه عملکرد واقعی 1 ولت، انعطاف پذیری بالا از طریق قابلیت برنامه ریزی دیجیتال و مصرف بسیار کم مصرف (حدود 300uA از جمله تقویت کننده کلاس-D) را نشان می دهد. در نتیجه، ASIC گزارش شده می تواند مشخصات یک خانواده کامل از مدل های رایج سمعک را برآورده کند. در خاتمه، این کتاب هم خطاب به طراحان ASIC صنعت است که می‌توانند محتویات آن را برای سنتز سیستم‌های بسیار کم مصرف روی تراشه در فناوری‌های استاندارد CMOS و هم به معلمان طراحی مدارهای مدرن در مهندسی الکترونیک اعمال کنند. /p>

Low-Voltage CMOS Log Companding Analog Design presents in detail state-of-the-art analog circuit techniques for the very low-voltage and low-power design of systems-on-chip in CMOS technologies. The proposed strategy is mainly based on two bases: the Instantaneous Log Companding Theory, and the MOSFET operating in the subthreshold region. The former allows inner compression of the voltage dynamic-range for very low-voltage operation, while the latter is compatible with CMOS technologies and suitable for low-power circuits. The required background on the specific modeling of the MOS transistor for Companding is supplied at the beginning. Following this general approach, a complete set of CMOS basic building blocks is proposed and analyzed for a wide variety of analog signal processing. In particular, the covered areas include: amplification and AGC, arbitrary filtering, PTAT generation, and pulse duration modulation (PDM). For each topic, several case studies are considered to illustrate the design methodology. Also, integrated examples in 1.2um and 0.35um CMOS technologies are reported to verify the good agreement between design equations and experimental data. The resulting analog circuit topologies exhibit very low-voltage (i.e. 1V) and low-power (few tenths of uA) capabilities. Apart from these specific design examples, a real industrial application in the field of hearing aids is also presented as the main demonstrator of all the proposed basic building blocks. This system-on-chip exhibits true 1V operation, high flexibility through digital programmability and very low-power consumption (about 300uA including the Class-D amplifier). As a result, the reported ASIC can meet the specifications of a complete family of common hearing aid models. In conclusion, this book is addressed to both industry ASIC designers who can apply its contents to the synthesis of very low-power systems-on-chip in standard CMOS technologies, as well as to the teachers of modern circuit design in electronic engineering.