| 题名 | 基于EKV 衬底驱动MOSFETs的超低功耗运算跨导放大器设计 |
| 作者 | 柳美莲 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2006-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 段成华 |
| 关键词 | 低压低功耗 模拟集成电路 MOSFETs模型 衬底驱动MOSFETs 跨导运算放大器 |
| 中文摘要 | 模拟与数字电路的超低功耗设计有着广泛的应用价值。器件和器件设计技术是微纳电子学的一个研究热点。EKV 衬底驱动MOSFET是近年来发展起来的用于低功耗模拟集成电路的设计技术。本文基于这项技术实现了超低功耗运算跨导放大器，并使用计算机仿真的方法分析了器件特性。 低压低功耗设计技术涉及到工艺技术、MOSFET建模技术和电路设计技术等。本文对其进行了介绍，并分析了各自的优缺点。其中，电路设计技术是发展低功耗设计的重点，它包括弱反型/亚阈值电路、衬底驱动MOSFETs、浮动栅极MOSFETs、Self-Cascode MOSFETs、电流模电路和电平移位等技术。 在此基础上，重点分析了两种在模拟IC中普遍使用的模型——EKV模型和BSIM3模型。BSIM3模型在工业界被广泛的使用，而EKV模型是相对较新的模型。后者是专用于分析和设计低压低功耗模拟电路的全解析型MOSFET模型。它是基于MOSFET结构的物理特性建立起来的，并且其结构简洁便于升级，主要用于深亚微米CMOS工艺的低压低功耗模拟电路设计和仿真。此外，传统的晶体管因为工作电压下降而功耗又受到阈值电压的限制不能同步下降的弱点，而衬底驱动技术改进该弱点，从而能够在很大程度上降低电压的要求，同时降低功耗。 为了对比仿真模型，本文分别用EKV模型和BSIM3模型来实现MRC（MOSFET Resistor Circuit），结果表明EKV模型对对称性电路的仿真结果有了很大的改善。为了克服阈值电压对降低功耗的限制，本文引入了一种全新的低功耗电路设计技术——衬底驱动技术，利用EKV MOSFET模型和衬底驱动技术相结合的方法，实现了模拟IC中的基本模块——运算跨导放大器（OTAs）。仿真研究结果表明，EKV衬底驱动MOSFETs技术设计的超低功耗运算放大器非常适合微功耗领域的应用，而且这项技术设计的OTA功耗能够达到 nW级（OTA在工作电压为1.2V时，开环增益为67dB，相位裕度为60°，功耗达到0.34nW）。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 70 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ie.ac.cn/handle/80137/8279]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 柳美莲. 基于EKV 衬底驱动MOSFETs的超低功耗运算跨导放大器设计[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2006. |
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