Diseño de amplificadores de baja tensión y bajo consumo de potencia para aplicaciones portátiles

Abstract

En este trabajo se presenta el diseño y la comparación de dos amplificadores diferenciales de transconductancia orientados al desarrollo de aplicaciones portátiles de bajo voltaje y bajo consumo de potencia. Para la caracterización de los transistores utilizados en el diseño de los amplificadores se utilizó el modelo EKV que permite caracterizar transistores en todas las regiones de operación con un menor número de parámetros comparado con otros modelos de transistores. Los amplificadores fueron diseñados en la región de inversión débil; en esta región de operación del transistor se presentan las mejores características para el diseño de amplificadores de bajo consumo de potencia y alta ganancia. Sin embargo en esta región se ve restringida la frecuencia de operación del transistor. Los amplificadores fueron diseñados mediante dos técnicas de diseño: subumbral y entrada cuerpo. Cada una de estas técnicas se llevo a cabo mediante la metodología gm/Id que permite diseñar amplificadores con los transistores en una región de operación deseada. Además se presenta el diseño de una red de estabilización de modo común (CMFB) con entrada cuerpo. Esta red fue utilizada para completar el flujo de diseño de los amplificadores. Los resultados de ganancia obtenidos mediante simulación corresponden a 84dB para el amplificador de subumbral y 77dB para el de entrada cuerpo. La frecuencia de diseño fue de 10kHz logrando el doble de este valor mediante compensación indirecta. Para las simulaciones se utilizó una tecnología Sylterra CL180G de 180nm.