Published January 1, 2022 | Version v1
Publication Open

0.5 V Differential Difference Transconductance Amplifier and Its Application in Voltage-Mode Universal Filter

Creators

  • 1. Brno University of Technology
  • 2. King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang
  • 3. University of Defence

Description

This paper presents an innovative CMOS structure for Differential Difference Transconductance Amplifiers (DDTA).While the circuit operates under extremely low voltage supply 0.5 V, the circuit's performance is improved thanks to using the multiple-input MOS transistor (MI-MOST), the bulk-driven, self-cascode and partial positive feedback (PPF) techniques.As a result, the DDTA structure is less complex, with high gain of 93 dB, wide input voltage range nearly rail-to-rail, and wide transconductance tunability.As an example of application, a second-order voltage-mode universal filter using three DDTAs and two 6 pF integrated capacitors is presented.The filter is designed such that no matching conditions are required for the input and passive components, and the input signals need not be inverted.The natural frequency and the quality factor can be set orthogonally while the natural frequency can be electronically controlled.The circuit was designed and simulated in Cadence environment using 0.18 µm TSMC technology.The simulation results including intensive Monte-Carlo (MC) and process, temperature, voltage (PVT) analysis confirm the stability and the robustness of the design to process, mismatch variation and PVT corners. INDEX TERMS Mixed-mode filter

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تقدم هذه الورقة بنية CMOS مبتكرة لمضخمات نقل التباين التفاضلي (DDTA). في حين أن الدائرة تعمل تحت إمداد جهد منخفض للغاية 0.5 فولت، يتم تحسين أداء الدائرة بفضل استخدام ترانزستور MOS متعدد المدخلات (MI - MOST)، وتقنيات التدرج الذاتي والتغذية الراجعة الإيجابية الجزئية (PPF). ونتيجة لذلك، فإن هيكل DDTA أقل تعقيدًا، مع مكاسب عالية تبلغ 93 ديسيبل، ونطاق جهد إدخال واسع تقريبًا من السكك الحديدية إلى السكك الحديدية، وقابلية ضبط نقل واسعة. كمثال على التطبيق، يتم تقديم مرشح عالمي من الدرجة الثانية للجهد باستخدام ثلاثة DDTAs ومكثفين متكاملين 6 pF. تم تصميم المرشح بحيث لا تكون هناك حاجة إلى ظروف مطابقة للمدخلات والمكونات السلبية، ولا يلزم عكس إشارات الإدخال. يمكن ضبط التردد الطبيعي وعامل الجودة بشكل عمودي بينما يمكن التحكم في التردد الطبيعي إلكترونيًا. تم تصميم الدائرة ومحاكاتها في بيئة الإيقاع باستخدام تقنية TSMC 0.18 ميكرومتر. تؤكد نتائج المحاكاة بما في ذلك تحليل مونت كارلو المكثف (MC) والعملية ودرجة الحرارة والجهد (PVT) استقرار ومتانة التصميم للمعالجة وعدم تطابق التباين وزوايا PVT. مصطلحات الفهرس مرشح الوضع المختلط

Translated Description (French)

Cet article présente une structure CMOS innovante pour les amplificateurs de transconductance à différence différentielle (DDTA). Alors que le circuit fonctionne sous une tension d'alimentation extrêmement basse de 0,5 V, les performances du circuit sont améliorées grâce à l'utilisation du transistor MOS à entrées multiples (MI-MOST), les techniques de rétroaction positive partielle (PPF), auto-cascode et pilotées en masse. En conséquence, la structure DDTA est moins complexe, avec un gain élevé de 93 dB, une large plage de tension d'entrée presque rail à rail et une large accordabilité de transconductance. Comme exemple d'application, un filtre universel en mode tension de deuxième ordre utilisant trois DDTA et deux condensateurs intégrés de 6 pF est présenté. Le filtre est conçu de telle sorte qu'aucune condition d'adaptation n'est requise pour les composants d'entrée et passifs, et que les signaux d'entrée n'ont pas besoin d'être inversés. La fréquence naturelle et le facteur de qualité peuvent être réglés orthogonalement tandis que la fréquence naturelle peut être contrôlée électroniquement. Le circuit a été conçu et simulé dans un environnement Cadence en utilisant la technologie TSMC 0,18 µm. Les résultats de simulation, y compris l'analyse Monte-Carlo (MC) intensive et l'analyse du processus, de la température, de la tension (PVT), confirment la stabilité et la robustesse de la conception à traiter, la variation de désadaptation et les coins Pvt. TERMES DE L'INDEX Filtre en mode mixte

Translated Description (Spanish)

Este documento presenta una estructura CMOS innovadora para los amplificadores de transconductancia de diferencia diferencial (DDTA).Mientras que el circuito funciona con una fuente de tensión extremadamente baja de 0,5 V, el rendimiento del circuito mejora gracias al uso del transistor mos de entrada múltiple (MI-MOST), las técnicas de retroalimentación positiva parcial (PPF), autocascode y accionada a granel. Como resultado, la estructura DDTA es menos compleja, con una alta ganancia de 93 dB, un amplio rango de tensión de entrada casi de riel a riel y una amplia sintonía de transconductancia. Como ejemplo de aplicación, se presenta un filtro universal en modo voltaje de segundo orden que utiliza tres DDTA y dos condensadores integrados de 6 pF. El filtro está diseñado de tal manera que no se requieren condiciones de coincidencia para los componentes de entrada y pasivos, y las señales de entrada no necesitan invertirse. La frecuencia natural y el factor de calidad se pueden configurar ortogonalmente mientras que la frecuencia natural se puede controlar electrónicamente. El circuito se diseñó y simuló en un entorno Cadence utilizando tecnología TSMC de 0.18 µm. Los resultados de la simulación, incluidos el análisis intensivo de Monte-Carlo (MC) y el análisis de proceso, temperatura y voltaje (PVT) confirman la estabilidad y la robustez del diseño a procesar, la variación de desajuste y esquinas de Pvt. TÉRMINOS DE ÍNDICE Filtro de modo mixto

Files

09758712.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2d681a88dc2d6124ff27bd7d7a6c60f5
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
0.5 فولت مضخم الفرق التفاضلي للموصلية التحويلية وتطبيقه في الفلتر العالمي لوضع الجهد
Translated title (French)
Amplificateur à transconductance à différence différentielle de 0,5 V et son application dans le filtre universel en mode tension
Translated title (Spanish)
Amplificador de transconductancia de diferencia diferencial de 0,5 V y su aplicación en filtro universal en modo voltaje

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4226460695
DOI
10.1109/access.2022.3167700

Is supplement to
https://openalex.org/W4293528144 (Other)
https://openalex.org/W3116780558 (Other)
https://openalex.org/W2953413763 (Other)
https://openalex.org/W2792031931 (Other)
https://openalex.org/W2783539788 (Other)
https://openalex.org/W2556688074 (Other)
https://openalex.org/W2405162636 (Other)
https://openalex.org/W2341419291 (Other)
https://openalex.org/W2074850648 (Other)
https://openalex.org/W1530143999 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1973633439
  • https://openalex.org/W1983811470
  • https://openalex.org/W2003568849
  • https://openalex.org/W2021832161
  • https://openalex.org/W2027214946
  • https://openalex.org/W2048744672
  • https://openalex.org/W2067425124
  • https://openalex.org/W2072955589
  • https://openalex.org/W2103635605
  • https://openalex.org/W2129471658
  • https://openalex.org/W2130268035
  • https://openalex.org/W2131563672
  • https://openalex.org/W2139664384
  • https://openalex.org/W2151589511
  • https://openalex.org/W2187818874
  • https://openalex.org/W2463197889
  • https://openalex.org/W2516409005
  • https://openalex.org/W2542361285
  • https://openalex.org/W2793113162
  • https://openalex.org/W2801693175
  • https://openalex.org/W2884395782
  • https://openalex.org/W2889629143
  • https://openalex.org/W2903018429
  • https://openalex.org/W2907060685
  • https://openalex.org/W2947052762
  • https://openalex.org/W2967714088
  • https://openalex.org/W2976883721
  • https://openalex.org/W3002429155
  • https://openalex.org/W3005614955
  • https://openalex.org/W3084454328
  • https://openalex.org/W3094571756
  • https://openalex.org/W3114103105
  • https://openalex.org/W3114671353
  • https://openalex.org/W3118148730
  • https://openalex.org/W3130446115
  • https://openalex.org/W3133869068
  • https://openalex.org/W3136229691
  • https://openalex.org/W3167027725
  • https://openalex.org/W4200471321
  • https://openalex.org/W4210899427