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

1、模擬與數(shù)字電路的超低功耗設(shè)計(jì)有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。器件和器件設(shè)計(jì)技術(shù)是微納電子學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。EKV襯底驅(qū)動(dòng)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(jì)技術(shù)。本文基于這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了超低功耗運(yùn)算跨導(dǎo)放大器，并使用計(jì)算機(jī)仿真的方法分析了器件特性。 低壓低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)涉及到工藝技術(shù)、MOSFET建模技術(shù)和電路設(shè)計(jì)技術(shù)等。本文對(duì)其進(jìn)行了介紹，并分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，電路設(shè)計(jì)技術(shù)是發(fā)展低功耗設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，它包括弱反型/亞閾

2、值電路、襯底驅(qū)動(dòng)MOSFETs、浮動(dòng)?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(diǎn)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(duì)較新的模型。后者是專用于分析和設(shè)計(jì)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(jiǎn)潔便于升級(jí)，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(jì)和仿真。此外，傳統(tǒng)的晶體管因?yàn)楣ぷ麟妷合陆刀挠质艿介撝惦妷旱南拗撇荒芡较陆档娜觞c(diǎn)，而襯底驅(qū)動(dòng)技術(shù)改進(jìn)該弱點(diǎn)，從而能夠在很大程度上降低電壓的要求，同時(shí)降低功耗。 為了對(duì)比仿真模型，本文分別用EKV模型和BSIM3模型來實(shí)現(xiàn)MRC(MOSFETResistorCircuit)，結(jié)果表明EKV模型對(duì)對(duì)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(duì)降低功耗的限制，本文引入了一種全新的低功耗電