DDCC ve DVCC Yapıları
advertisement
CMOS DDCC VE DVCC YAPILARI ª0 0 «0 0 « «0 0 « «1 1 «¬0 0 DDCC ª IY 1 º «I » « Y2» « IY 3 » « » «V X » «¬ I Z »¼ 1 0 0 0 0 0º ªVY 1 º 0 0» «VY 2 » »« » 0 0» «VY 3 » »« » 0 0» « I X » r 1 0»¼ «¬ I Z »¼ 0 VY3 VY2 VY1 Y3 Y2 Y1 VX X IX DDCC± Z IZ DDCC için elektriksel sembol IY3 IY2 IY1 DDCC ve DVCC Elemanları VZ IX IY3 IY2 + - IX IZ VZ Ideal DDCC+ eúde÷er devresi VY1-VY2+VY3 VX VY3 VY2 VY1 IY1 VX IX ZX YY3 IY3 IY2 IY1 + - ĮIX ȕ1VY1-ȕ2VY2+ȕ3VY3 YY2 YY1 YZ IZ VZ ødeal olmama durumunda DDCC+ eúde÷er devresi VY3 VY2 VY1 ª0 «0 « «0 « «1 «¬ 1 DVCC ªV X º «I » « Y1 » « IY 2 » « » « I Z1 » «¬ I Z 2 »¼ 1 1 0 0º ª I X º 0 0 0 0» «VY 1 » »« » 0 0 0 0» «VY 2 » »« » 0 0 0 0» «VZ 1 » 0 0 0 0»¼ «¬VZ 2 »¼ VY2 VY1 IY2 IY1 VX X IX DVCC Z2 Z1 Elektriksel sembol Y2 Y1 IZ2 IZ1 VZ2 VZ1 ª0 «0 « «0 « «0 «1 « ¬ 1 1 1 1 0 0º ª I X º 0 0 0 0 0» «VY 1 » »« » 0 0 0 0 0» «VY 2 » »« » 0 0 0 0 0» «VY 3 » 0 0 0 0 0» «VZ 1 » »« » 0 0 0 0 0¼ ¬VZ 2 ¼ DO-DDCC ªV X º «I » « Y1 » « IY 2 » « » « IY 3 » « I Z1 » « » ¬I Z 2 ¼ VY3 VY2 VY1 IY3 IY2 IY1 Z1 VX X IX Z2 DO-DDCC Elektriksel sembol Y3 Y2 Y1 IZ2 IZ1 VZ2 VZ1 Y2 VBB M1 M9 M2 Y3 Y1 M5 VX VY 1 VY 2 VY 3 VG 3 VG 4 VSS VG1 VG 2 M11 X I3 I4 M10 M4 M7 I1 I 2 M3 M6 VDD M12 M8 M16 Z1 M13 M17 M14 CMOS DDCC, DVCC ve DO-DDCC Yapısı M18 M15 Z2 W (µm) 2 25 30 4 7 30 7 TRANZøSTOR M1-M4 M5-M6 M7-M8 M9-M10 M11-M12 M13-M15 M16-M18 Tranzistor Boyutları 1 1 1 1 1 1 1 L (µm) ±120µA 36 713k DC akım salınım aralı÷ı X-ucu parazitik giriú direnci (rx) Z-ucu çıkıú direnci 0.63% 2.3mW Toplam DC güç harcaması 0.07% 254MHz 1MHz ve 240 µA PP için THD 1MHz ve 1VPP için THD Akım izleyici katı band geniúli÷i 119MHz ±1.25V DC gerilim salınım aralı÷ı Gerilim izleyici katı band geniúli÷i 100µV Benzetim Sonuçları DC offset gerilimi Parametre sonuçları Klasik CMOS DDCC için benzetim do÷rusallık ¾ Düúük X-ucu empedansı ¾ Yüksek Z-ucu empedansları ¾ Yüksek do÷ruluklu DC karakteristikleri: geniú salınım aralı÷ı ¾ øyi frekans yanıtı ¾ Yüksek Öngörülen hedefler Yeni CMOS DDCC and DVCC Yapıları Verilmiú olan yapı kavramına dayalı devre X- ve Y-uçları arasında do÷rusallık sa÷lamak için klasik devre yerine dört tranzistorlu devre Z-ucunda daha yüksek çıkıú empedansı elde etmek için yüksek do÷ruluklu çıkıú katı Ź øyileútirilmiú CMOS DDCC Devresi i v d 2I k 2 kI v 1 ( kv 2 ) 4 I Klasik fark kuvvetlendiriciye dayanan geçiú iletkenli÷i kuvvetlendiricisi - v + M3 2I M1 VSS VDD M2 M4 i i v d ( n 1) 2 I ( 2nk ) V1 M1 M5 k nk I-i2 (n+1)I VSS nk M4 nI-i1 M3 (n+1)I I+i1 nI+i2 k M2 i=i1+i2 M6 V2 Do÷rusallaútırılmıú geçiú iletkenli÷i kuvvetlendiricisi, Nedungadi ve Viswanathan devresi (1997) 4n n 2 kI v 1 ( kv ) I 2 n 1 (n 1) Do÷rusallaútırılmıú geçiú iletkenli÷i kuvvetlendiricisi, VDD Regüle Kaskod devresi M2, M3 ve MK ile kurulmuútur. IK akımı I1P akımına ba÷ımlı kılınarak, VGSK=VGS1 eúitli÷i (bununla VDS2=VDS1 eúitli÷i) herhangi bir IX seviyesi için sa÷lanır. Güç ve yüzeyden kazanmak üzere, MA ve MK, M1P’ye göre olabildi÷ince küçük tutulur, (W/L)A=(W/L)K=(W/L)1/ț (ț>1). Bununla MB-MC eúleútirmesi IK=I1/ț eúitli÷i için yeterli olur. M1N M1P MKN VSS VDD VSS MKP MCN MCP M2N M3N M3P M2P Yüksek empedanslı çıkıú katı, Zeki and Kuntman (1998) MAN MBN MBP MAP VDD Yüksek Empedanslı Çıkıú Katı OUT VBB Y2 M5A M1 M1A M5B M2A M5C M3 M3A M5D M4A M4 M7 Y1 VSS Cc M9 M12 M10 M8 M1N M13 M11 M1P X MAN MBN MBP MAP Do÷rusallaútırılmıú CMOS DDCC+ Devresi M2 Y3 M6 VDD VDD MKN VSS MKP MCN MCP M2N M3N M3P M2P Z CMOS DDCC için DC Benzetim Sonuçları W (µm) 4 10 7 32 20 1 10 30 30 3 2.5 10 1 TRANZøSTOR M1-M4 M1A-M4A M5A,M5B,M5C,M5D M6-M7 M8 M9 M10-M11 M12-M13 M1P-M3P MAP,MKP MB,MC M1N-M3N MAN,MKN øyileútirilmiú DDCC için Tranzistor Boyutları 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 4 L (µm) 122MHz 0.01 % Akım izleyici katı band geniúli÷i 1MHz ve 1VPP için THD 2.8mW 114MHz Gerilim izleyici katı band geniúli÷i Toplam DC güç harcaması 363G Z-ucu çıkıú direnci 0.34 % 1 X-ucu parazitik giriú direnci (rx) 1MHz ve 1mA PP için THD (akım izleyici) ±600µA ±1.5V 60µV Benzetim Sonuçları DC akım salınım aralı÷ı DC gerilim salınım aralı÷ı DC offset gerilimi Parametre øyileútirilmiú DDCC için Benzetim VBB Y2 M5A M1 M1A M5B M2A M2 M5C M3 M6 M3A M5D M4A M4 M7 VSS Y1 VDD Cc M9 M12 M10 M8 CMOS DDCC DVCC Yapısı M1N1 M13 M11 M1P1 X MAN1 MBN1 MBP1 MAP1 MBN2 Z1 MBP2 M3P1 MAN2 M3N1 M2N1 MCN1 MCP1 MKN1 VDD VSS MKP1 M2P1 MCN2 MKN2 VDD MCP2 MKP2 VSS MAP2 M2N2 M3N2 M3P2 M2P2 M1N3 M1P3 MAN3 MBN3 MBP3 MAP3 MCN3 MCP3 MKN3 VDD VSS MKP3 M2N3 M3N3 Z2 M. A. øbrahim, Development of High Performance CMOS DDCC and DVCC Structures and Their Applications, Ph. D. Thesis, Istanbul Technical University, Institute of Science and Technology,2004. Kaynak: