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Reconfigurable low-power etapas de amplificador CMOS para espectroscopía de impedancia de banda ancha

Autores: Pérez-Bailón, Jorge; Calvo-López, Belén; Medrano, Nicolás

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Reconfigurable low-power etapas de amplificador CMOS para espectroscopía de impedancia de banda ancha


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Amplificador diferencial
Tecnología CMOS
Rango de ganancia
Ancho de banda
Consumo de energía
Espectroscopia de impedancia

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 38

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este documento, se propone un amplificador completamente diferencial en una tecnología CMOS (Metal-Óxido-Semiconductor Complementario) de 1.8 V-0.18 m, que puede acomodar tanto entradas de voltaje (modo V) como de corriente (modo C). Los resultados de simulación posterior al diseño muestran un amplificador de ganancia fija que exhibe una ganancia de 26 dB (modo V)/89 dBOhm (modo C) y un amplificador de ganancia programable que presenta una ganancia de 6-26 dB, dando en total un rango de ganancia programable de 26.8-46.4 dB (modo V)/89.6-109.2 dBOhm (modo C), con un ancho de banda de 100 MHz y un consumo de energía y área de 360.5 uW y 0.0177 mm, respectivamente. Este amplificador ha sido diseñado considerando las restricciones y especificaciones (incluyendo bajo voltaje, baja potencia, reducción de ruido y alto rechazo de modo común) para su uso en un dispositivo analógico de Análisis de Respuesta de Frecuencia basado en Lock-in-Espectroscopía de Impedancia (FRA-IS). El diseño propuesto introduce una estructura novedosa completamente diferencial en lazo abierto basada en una topología de transconductancia-transimpedancia (TC-TI) para aplicaciones de alto rendimiento con un ancho de banda programable amplio. Para comparar este trabajo, se presentan diferentes figuras de mérito (FoMs) y una tabla de comparación con otros resultados simulados y experimentales, reportando en general un mejor rendimiento en términos de ganancia, frecuencia y consumo de energía-área.

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