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
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
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.
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.