Thiết kế IC khuếch đại thuật toán công suất thấp, độ ổn định nhiễu cao sử dụng công nghệ GPDK045
Email:
huyenktdt@utc.edu.vn
Từ khóa:
thiết kế vi mạch, Op-amp, gpdk045, IC công suất thấp
Tóm tắt
Thiết kế mạch tích hợp (IC) khuếch đại công suất thấp là một hướng nghiên cứu quan trọng trong kỹ thuật điện tử, đặc biệt là cho các thiết bị đeo, hệ thống thu thập dữ liệu và các ứng dụng thu thập năng lượng liên tục. Trong quá trình thiết kế vi mạch, một tập hợp các tệp được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn để mô hình hóa quy trình chế tạo, hỗ trợ các công cụ thiết kế IC, được gọi là bộ công cụ thiết kế quy trình (PDK). Có thể nói, PDK đóng vai trò quan trọng bậc nhất trong quá trình thiết kế; tới nay, PDK được phát triển bởi nhiều công ty và cải tiến từ kích thước vài trăm nanomet đến vài nanomet. Trong số đó, gpdk045 được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu học thuật và công nghiệp. Chính vì vậy, chúng tôi sử dụng công nghệ 45 nm này để thiết kế vi mạch khuếch đại thuật toán công suất thấp, độ ổn định nhiễu cao. Kết quả mô phỏng cho thấy công suất tiêu thụ toàn mạch là 0,84 mW, hệ số nén đồng pha CMRR đạt 56,4 dB và hệ số loại trừ nhiễu nguồn PSRR đạt 126,4 dB ở tần số thấp dưới 1 kHz. Những kết quả này cho thấy Op-amp được đề xuất trong nghiên cứu này có thể được sử dụng để tạo ra các cảm biến tích cực cho việc thu thập năng lượng từ bước chân hoặc đo nhịp timTài liệu tham khảo
[1]. C. Covaci, A. Gontean, Piezoelectric energy harvesting solutions: A review, Sensors, 20 (2020) 3512. https://doi.org/10.3390/s20123512
[2]. M. Gholikhani, H. Roshani, S. Dessouky, A. T. Papagiannakis, A critical review of roadway energy harvesting technologies, Applied Energy, 261 (2020) 114388. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114388
[3]. R. Jacob Baker, CMOS: circuit design, layout, and simulation, fourth ed., John Wiley & Sons, 2019.
[4]. Nguyen-Van Q, Pham-Nguyen L, Han HD, Le HP, Efficient GaN-based hybrid DC-DC converter with simple and low-cost bootstrap gate drivers for LED lighting applications, AEU-International Journal of Electronics and Communications, 155 (2022) 154330.
https://doi.org/10.1016/j.aeue.2022.154330
[5]. Tran-Dinh T, Pham HM, Pham-Nguyen L, Lee SG, Le HP, Power management IC with a three-phase cold self-start for thermoelectric generators, IEEE Transactions on Circuits and Systems I, 68 (2020) 103-113. https://doi.org/10.1109/TCSI.2020.3023252
[6]. Nguyen-Van, Hao, Minh Nguyen, Loan Pham-Nguyen, An adaptive DC-DC converter for loading circuit of li-ion battery charger, In 2017 7th International Conference on Integrated Circuits, Design, and Verification (ICDV), (2017) 100-103. https://doi.org/10.1109/ICDV.2017.8188647
[7]. H. Qiao, Design of a CMOS Two-stage Fully Differential Operation Amplifier, In Journal of Physics: Conference Series, 1449 (2020) 012084. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1449/1/012084
[8]. R. Ranjan, Design of low power operational amplifier and digital latch circuits using power efficient charge steering technique, In 2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology, (2016) 316-321.
https://doi.org/10.1109/RTEICT.2016.7807834
[9]. R. B. Reddy, S. K. Gowda, Design and Analysis of CMOS Two Stage OP-AMP in 180nm and 45nm Technology, International Journal of Engineering Research & Technology, 4 (2015) 1100-1103.
[10]. K. Kukreti, A. Joshi, T. Dhiman, Analysis of Operational Amplifier Layout in 45 nm Technology Using Matching Techniques, Lecture Notes in Networks and Systems, 516 (2023).
https://doi.org/10.1007/978-981-19-5221-0_46
[11]. A. Haseeb, M. Edla, M. Ucgul, F. Santoso, M. Deguchi, A voltage doubler boost converter circuit for piezoelectric energy harvesting systems, Energies, 16 (2023) 1631.
https://doi.org/10.3390/en16041631
[12]. https://www.cadence.com/en_US/home/training.html#, truy cập ngày 21/01/2025.
[13]. Synopsys | EDA Tools, Semiconductor IP & Systems Verification, truy cập ngày 21/01/2025.
[14]. EDA Software, Hardware & Tools | Siemens Software, truy cập ngày 21/01/2025.
[15]. A.Q. Khan, H. Yadav, P. Bhulania, Miller compensated op-amp design for high PSRR & high gain of 72dB in 180-nm CMOS process, In 2021 8th International Conference on Signal Processing and Integrated Networks, (2021) 818-823. https://doi.org/10.1109/SPIN52536.2021.9565966
[16]. LTspice Information Center | Analog Devices, truy cập ngày 21/01/2025.
[17]. QSPICE® Simulator - Qorvo, truy cập ngày 21/01/2025.
[18]. M.Z.A. Emon, K.M. Salim, M.I.B. Chowdhury, Design and Analysis of a High-Gain, Low-Noise, and Low-Power Analog Front End for Electrocardiogram Acquisition in 45 nm Technology Using gm/ID Method, Electronics, 13(2024) 2190. https://doi.org/10.3390/electronics13112190
[19]. Deepak Prasad et al., Design of 30 MHz CMOS Operational Amplifier, Advances in Intelligent Systems and Computing, 479 (2017). https://doi.org/10.1007/978-981-10-1708-7_59
[2]. M. Gholikhani, H. Roshani, S. Dessouky, A. T. Papagiannakis, A critical review of roadway energy harvesting technologies, Applied Energy, 261 (2020) 114388. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.114388
[3]. R. Jacob Baker, CMOS: circuit design, layout, and simulation, fourth ed., John Wiley & Sons, 2019.
[4]. Nguyen-Van Q, Pham-Nguyen L, Han HD, Le HP, Efficient GaN-based hybrid DC-DC converter with simple and low-cost bootstrap gate drivers for LED lighting applications, AEU-International Journal of Electronics and Communications, 155 (2022) 154330.
https://doi.org/10.1016/j.aeue.2022.154330
[5]. Tran-Dinh T, Pham HM, Pham-Nguyen L, Lee SG, Le HP, Power management IC with a three-phase cold self-start for thermoelectric generators, IEEE Transactions on Circuits and Systems I, 68 (2020) 103-113. https://doi.org/10.1109/TCSI.2020.3023252
[6]. Nguyen-Van, Hao, Minh Nguyen, Loan Pham-Nguyen, An adaptive DC-DC converter for loading circuit of li-ion battery charger, In 2017 7th International Conference on Integrated Circuits, Design, and Verification (ICDV), (2017) 100-103. https://doi.org/10.1109/ICDV.2017.8188647
[7]. H. Qiao, Design of a CMOS Two-stage Fully Differential Operation Amplifier, In Journal of Physics: Conference Series, 1449 (2020) 012084. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1449/1/012084
[8]. R. Ranjan, Design of low power operational amplifier and digital latch circuits using power efficient charge steering technique, In 2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information & Communication Technology, (2016) 316-321.
https://doi.org/10.1109/RTEICT.2016.7807834
[9]. R. B. Reddy, S. K. Gowda, Design and Analysis of CMOS Two Stage OP-AMP in 180nm and 45nm Technology, International Journal of Engineering Research & Technology, 4 (2015) 1100-1103.
[10]. K. Kukreti, A. Joshi, T. Dhiman, Analysis of Operational Amplifier Layout in 45 nm Technology Using Matching Techniques, Lecture Notes in Networks and Systems, 516 (2023).
https://doi.org/10.1007/978-981-19-5221-0_46
[11]. A. Haseeb, M. Edla, M. Ucgul, F. Santoso, M. Deguchi, A voltage doubler boost converter circuit for piezoelectric energy harvesting systems, Energies, 16 (2023) 1631.
https://doi.org/10.3390/en16041631
[12]. https://www.cadence.com/en_US/home/training.html#, truy cập ngày 21/01/2025.
[13]. Synopsys | EDA Tools, Semiconductor IP & Systems Verification, truy cập ngày 21/01/2025.
[14]. EDA Software, Hardware & Tools | Siemens Software, truy cập ngày 21/01/2025.
[15]. A.Q. Khan, H. Yadav, P. Bhulania, Miller compensated op-amp design for high PSRR & high gain of 72dB in 180-nm CMOS process, In 2021 8th International Conference on Signal Processing and Integrated Networks, (2021) 818-823. https://doi.org/10.1109/SPIN52536.2021.9565966
[16]. LTspice Information Center | Analog Devices, truy cập ngày 21/01/2025.
[17]. QSPICE® Simulator - Qorvo, truy cập ngày 21/01/2025.
[18]. M.Z.A. Emon, K.M. Salim, M.I.B. Chowdhury, Design and Analysis of a High-Gain, Low-Noise, and Low-Power Analog Front End for Electrocardiogram Acquisition in 45 nm Technology Using gm/ID Method, Electronics, 13(2024) 2190. https://doi.org/10.3390/electronics13112190
[19]. Deepak Prasad et al., Design of 30 MHz CMOS Operational Amplifier, Advances in Intelligent Systems and Computing, 479 (2017). https://doi.org/10.1007/978-981-10-1708-7_59
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
01/01/2025
Nhận bài sửa
22/01/2025
Chấp nhận đăng
10/02/2025
Xuất bản
15/02/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Trần Quốc, T., Dương Anh, T., & Phạm Thanh, H. (2400). Thiết kế IC khuếch đại thuật toán công suất thấp, độ ổn định nhiễu cao sử dụng công nghệ GPDK045. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(2), 187-197. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.2.6
Số lần xem tóm tắt
33
Số lần xem bài báo
13
