Published May 7, 2019
| Version v1
Publication
Open
Design of Low Power and Low Phase Noise Current Starved Ring Oscillator for RFID Tag EEPROM
- 1. National University of Malaysia
- 2. Universiti Tenaga Nasional
Description
Power dissipation of CMOS IC is a key factor in low power applications especially in RFID tag memories. Generally, tag memories like electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) require an internal clock generator to regulate the internal voltage level properly. In EEPROM, oscillator circuit can generate any periodic clock signal for frequency translation. Among different types of oscillators, a current starved ring oscillator (CSRO) is described in this research due to its very low current biasing source, which in turn restrict the current flows to reduce the overall power dissipation. The designed CSRO is limited to three stages to reduce the power dissipation to meet the specs. The simulated output shows that, the improved CSRO dissipates only 4.9 mW under the power supply voltage (VDD) 1.2 V in Silterra 130 nm CMOS process. Moreover, this designed oscillator has the lowest phase noise -119.38 dBc/Hz compared to other research works. In addition, the designed CSRO is able to reduce the overall chip area, which is only 0.00114 mm2. Therefore, this proposed low power and low phase noise CSRO will be able to regulate the voltage level successfully for low power RFID tag EEPROM.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد تبديد الطاقة لـ CMOS IC عاملاً رئيسيًا في تطبيقات الطاقة المنخفضة خاصة في ذكريات علامة RFID. بشكل عام، تتطلب ذاكرات العلامات مثل ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة والقابلة للمسح الكهربائي (EEPROM) مولد ساعة داخلي لتنظيم مستوى الجهد الداخلي بشكل صحيح. في EEPROM، يمكن لدائرة المذبذب توليد أي إشارة ساعة دورية لترجمة التردد. من بين الأنواع المختلفة من المذبذبات، يتم وصف مذبذب الحلقة المتعطشة الحالية (CSRO) في هذا البحث بسبب مصدر انحياز التيار المنخفض للغاية، والذي بدوره يقيد تدفقات التيار لتقليل تبديد الطاقة الكلي. يقتصر CSRO المصمم على ثلاث مراحل لتقليل تبديد الطاقة لتلبية المواصفات. يُظهر الإخراج المحاكى أن CSRO المحسّن يتبدد فقط 4.9 ميجاوات تحت جهد مصدر الطاقة (VDD) 1.2 فولت في عملية سيلترا 130 نانومتر CMOS. علاوة على ذلك، يحتوي هذا المذبذب المصمم على أدنى ضوضاء في الطور -119.38 ديسيبل/هرتز مقارنة بالأعمال البحثية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن مسؤول المسؤولية الاجتماعية للشركات المصمم قادر على تقليل مساحة الشريحة الإجمالية، والتي تبلغ 0.00114 مم 2 فقط. لذلك، سيكون CSRO المقترح منخفض الطاقة ومنخفض الضوضاء قادرًا على تنظيم مستوى الجهد بنجاح لوسم RFID منخفض الطاقة EEPROM.Translated Description (French)
La dissipation de puissance du circuit intégré CMOS est un facteur clé dans les applications à faible puissance, en particulier dans les mémoires d'étiquettes RFID. Généralement, les mémoires d'étiquettes comme la mémoire morte programmable effaçable électriquement (EEPROM) nécessitent un générateur d'horloge interne pour réguler correctement le niveau de tension interne. En EEPROM, le circuit oscillateur peut générer n'importe quel signal d'horloge périodique pour la translation de fréquence. Parmi les différents types d'oscillateurs, un oscillateur en anneau privé de courant (CSRO) est décrit dans cette recherche en raison de sa source de polarisation de courant très faible, qui à son tour limite les flux de courant pour réduire la dissipation de puissance globale. Le CSRO conçu est limité à trois étapes pour réduire la dissipation de puissance afin de répondre aux spécifications. La sortie simulée montre que, le CSRO amélioré ne dissipe que 4,9 mW sous la tension d'alimentation (VDD) 1,2 V dans le processus CMOS Silterra 130 nm. De plus, cet oscillateur conçu a le bruit de phase le plus faible -119,38 dBc/Hz par rapport à d'autres travaux de recherche. De plus, le CSRO conçu est capable de réduire la surface totale de la puce, qui n'est que de 0,00114 mm2. Par conséquent, ce CSRO proposé à faible puissance et à faible bruit de phase sera en mesure de réguler avec succès le niveau de tension pour une EEPROM d'étiquette RFID à faible puissance.Translated Description (Spanish)
La disipación de energía del IC CMOS es un factor clave en aplicaciones de baja potencia, especialmente en memorias de etiquetas RFID. En general, las memorias de etiquetas como la memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM) requieren un generador de reloj interno para regular correctamente el nivel de voltaje interno. En EEPROM, el circuito oscilador puede generar cualquier señal de reloj periódica para la traslación de frecuencia. Entre los diferentes tipos de osciladores, en esta investigación se describe un oscilador de anillo sin corriente (CSRO) debido a su fuente de polarización de corriente muy baja, que a su vez restringe los flujos de corriente para reducir la disipación de potencia general. El CSRO diseñado se limita a tres etapas para reducir la disipación de energía y cumplir con las especificaciones. La salida simulada muestra que, el CSRO mejorado disipa solo 4.9 mW bajo el voltaje de la fuente de alimentación (VDD) 1.2 V en el proceso Silterra 130 nm CMOS. Además, este oscilador diseñado tiene el ruido de fase más bajo -119,38 dBc/Hz en comparación con otros trabajos de investigación. Además, el CSRO diseñado es capaz de reducir el área total del chip, que es de solo 0,00114 mm2. Por lo tanto, esta CSRO propuesta de baja potencia y bajo ruido de fase podrá regular el nivel de tensión con éxito para la EEPROM de etiquetas RFID de baja potencia.Files
248.pdf
Files
(757.2 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:8d72b713c5635ae3e19ad1d1d563b486
|
757.2 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصميم مذبذب الحلقة المتعطشة للتيار منخفض الطاقة ومنخفض الضوضاء لعلامة RFID EEPROM
- Translated title (French)
- Conception d'un oscillateur en anneau à faible puissance et à faible bruit de phase pour étiquette RFID EEPROM
- Translated title (Spanish)
- Diseño de Oscilador de Anillo de Baja Potencia y Bajo Ruido de Corriente de Fase para Etiqueta RFID EEPROM
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2944133147
- DOI
- 10.33180/infmidem2019.103