基于EKV襯底驅(qū)動MOSFETs的超低功耗運(yùn)算跨導(dǎo)放大器設(shè)計.pdf

1、模擬與數(shù)字電路的超低功耗設(shè)計有著廣泛的應(yīng)用價值。器件和器件設(shè)計技術(shù)是微納電子學(xué)的一個研究熱點。EKV襯底驅(qū)動MOSFET是近年來發(fā)展起來的用于低功耗模擬集成電路的設(shè)計技術(shù)。本文基于這項技術(shù)實現(xiàn)了超低功耗運(yùn)算跨導(dǎo)放大器，并使用計算機(jī)仿真的方法分析了器件特性。 低壓低功耗設(shè)計技術(shù)涉及到工藝技術(shù)、MOSFET建模技術(shù)和電路設(shè)計技術(shù)等。本文對其進(jìn)行了介紹，并分析了各自的優(yōu)缺點。其中，電路設(shè)計技術(shù)是發(fā)展低功耗設(shè)計的重點，它包括弱反型/亞閾

2、值電路、襯底驅(qū)動MOSFETs、浮動?xùn)艠OMOSFETs、Self-CascodeMOSFETs、電流模電路和電平移位等技術(shù)。 在此基礎(chǔ)上，重點分析了兩種在模擬IC中普遍使用的模型——EKV模型和BSIM3模型。BSIM3模型在工業(yè)界被廣泛的使用，而EKV模型是相對較新的模型。后者是專用于分析和設(shè)計低壓低功耗模擬電路的全解析型MOSFET模型。它是基于MOSFET結(jié)構(gòu)的物理特性建立起來的，并且其結(jié)構(gòu)簡潔便于升級，主要用于深亞微米C

3、MOS工藝的低壓低功耗模擬電路設(shè)計和仿真。此外，傳統(tǒng)的晶體管因為工作電壓下降而功耗又受到閾值電壓的限制不能同步下降的弱點，而襯底驅(qū)動技術(shù)改進(jìn)該弱點，從而能夠在很大程度上降低電壓的要求，同時降低功耗。 為了對比仿真模型，本文分別用EKV模型和BSIM3模型來實現(xiàn)MRC(MOSFETResistorCircuit)，結(jié)果表明EKV模型對對稱性電路的仿真結(jié)果有了很大的改善。為了克服閾值電壓對降低功耗的限制，本文引入了一種全新的低功耗電