|
| |
|
|
Utilizing Unconventional CMOS Techniques for Low Voltage Low Power Analog Circuits Design for Biomedical Applications
Bay Abo Dabbous, Salma ; Horský, Pavel (referee) ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Khateb, Fabian (advisor)
Tato disertační práce se zabývá navržením nízkonapěťových, nízkopříkonových analogových obvodů, které používají nekonvenční techniky CMOS. Lékařská zařízení na bateriové napájení, jako systémy pro dlouhodobý fyziologický monitoring, přenosné systémy, implantovatelné systémy a systémy vhodné na nošení, musí být male a lehké. Kromě toho je nutné, aby byly tyto systémy vybaveny baterií s dlouhou životností. Z tohoto důvodu převládají v biomedicínských aplikacích tohoto typu nízkopříkonové integrované obvody. Nekonvenční techniky jako např. využití transistorů s řízeným substrátem (Bulk-Driven “BD”), s plovoucím hradlem (Floating-Gate “FG”), s kvazi plovoucím hradlem (Quasi-Floating-Gate “QFG”), s řízeným substrátem s plovoucím hradlem (Bulk-Driven Floating-Gate “BD-FG”) a s řízeným substrátem s kvazi plovoucím hradlem (Bulk-Driven Quasi-Floating-Gate “BD-QFG”), se v nedávné době ukázaly jako efektivní prostředek ke zjednodušení obvodového zapojení a ke snížení velikosti napájecího napětí směrem k prahovému napětí u tranzistorů MOS (MOST). V práci jsou podrobně představeny nejdůležitější charakteristiky nekonvenčních technik CMOS. Tyto techniky byly použity pro vytvoření nízko napěťových a nízko výkonových CMOS struktur u některých aktivních prvků, např. Operational Transconductance Amplifier (OTA) založené na BD, FG, QFG, a BD-QFG techniky; Tunable Transconductor založený na BD MOST; Current Conveyor Transconductance Amplifier (CCTA) založený na BD-QFG MOST; Z Copy-Current Controlled-Current Differencing Buffered Amplifier (ZC-CC-CDBA) založený na BD MOST; Winner Take All (WTA) and Loser Take All (LTA) založený na BD MOST; Fully Balanced Four-Terminal Floating Nullor (FBFTFN) založený na BD-QFG technice. Za účelem ověření funkčnosti výše zmíněných struktur, byly tyto struktury použity v několika aplikacích. Výkon navržených aktivních prvků a příkladech aplikací je ověřován prostřednictvím simulačních programů PSpice či Cadence za použití technologie 0.18 m CMOS.
|
|
|
The Modelling of the Delta-Sigma Modulators Modern Structures Utilizing Switched-Current Technique
Pavlík, Michal ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Hudec, Lubomír (referee) ; Vrba, Radimír (advisor)
The thesis deals with an influence of the errors caused by utilization of the switched-current (SI) approach in the delta-sigma modulators. The basic block of the SI technique is current memory cell (CMC). The analysis of the errors starts with the design of the CMC using CADENCE software and AMIS CMOS 0.7 um technology. Based upon analysis of the CMC no ideal transfer function and advanced techniques of their behavior modeling are depicted. The mathematical models were made and implemented using MATLAB SIMULINK software. The models are very universal. Therefore, it is possible to analyze various structures of the delta-sigma modulators using demanded technology. The influence of the SI technique approach errors sources, on the modulators behavior with the CMC of the 1st and 2nd generation, is concluded at the end.
|
|
|
NEW PRINCIPLES OF GATE CAPACITANCE CHARACTERIZATION FOR SIGMA-DELTA MODULATORS
Sutorý, Tomáš ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Husák, Miroslav (referee) ; Kolka, Zdeněk (advisor)
This thesis deals with the utilization of new principles of characterization of gate capacitances for sigma-delta modulators. Sigma-delta modulators are the integral part of sigma-delta analog-to-digital converters. The proposed new method is characterized by high resolution and modest requirements for laboratory equipment. It allows characterizing capacitances whose values are within the range which is used in sigma-delta modulators. The thesis contains description of the new method, the analysis of measurement accuracy and experimental results.
|
|
|
Modular approach to desing of modern analog devices in CMOS technology
Prokop, Roman ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Hudec, Lubomír (referee) ; Musil, Vladislav (advisor)
The presented dissertation thesis deals with modular design of analog circuits in CMOS technology. The goal of the work is to design a set of modular microelectronic building blocks and realize the selected modern active circuits, working primarily in current mode. Nevertheless, the modular approach can be used for design of generally known classical elements, e.g. opamps, as well. As a part of the work, the development of the totally new highly versatile active circuit CCTA has been done, including detailed analysis of utilization and introduction of the most interesting applications. This circuit CCTA, together with relative, already theoretically treated circuit CDTA, has been realized here for the first time, in two different topologies. Final circuits were tested. On the basis of measurement results the library of behavioral models for PSpice was created, including exemplary simulations of the selected applications. Based on the obtained knowledge the brief comparison of voltage mode circuits and current mode circuits was done.
|
|
|
Design of Optimized Architectures of Digital Filters for Low-Power Integrated Circuits
Pristach, Marián ; Husák, Miroslav (referee) ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Fujcik, Lukáš (advisor)
The doctoral thesis deals with development and design of novel architectures of digital filters for low-power integrated circuits. The main goal was to achieve optimum parameters of digital filters with respect to the chip area, power consumption and operating frequency. The target group of the proposed architectures are application specific integrated circuits designed for signal processing from sensors using delta-sigma modulators. Three novel architectures of digital filters optimized for low-power integrated circuits are presented in the thesis. The thesis provides analysis and comparison of parameters of the new filter architectures with the parameters of architectures generated by Matlab tool. A software tool has been designed and developed for the practical application of the proposed architectures of digital filters. The developed software tool allows generating hardware description of the filters with respect to defined parameters.
|
|
|
Low Voltage Low Power Analogue Circuits Design
Alsibai, Ziad ; Horský, Pavel (referee) ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Khateb, Fabian (advisor)
Disertační práce je zaměřena na výzkum nejběžnějších metod, které se využívají při návrhu analogových obvodů s využití nízkonapěťových (LV) a nízkopříkonových (LP) struktur. Tyto LV LP obvody mohou být vytvořeny díky vyspělým technologiím nebo také využitím pokročilých technik návrhu. Disertační práce se zabývá právě pokročilými technikami návrhu, především pak nekonvenčními. Mezi tyto techniky patří využití prvků s řízeným substrátem (bulk-driven - BD), s plovoucím hradlem (floating-gate - FG), s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate - QFG), s řízeným substrátem s plovoucím hradlem (bulk-driven floating-gate - BD-FG) a s řízeným substrátem s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate - BD-QFG). Práce je také orientována na možné způsoby implementace známých a moderních aktivních prvků pracujících v napěťovém, proudovém nebo mix-módu. Mezi tyto prvky lze začlenit zesilovače typu OTA (operational transconductance amplifier), CCII (second generation current conveyor), FB-CCII (fully-differential second generation current conveyor), FB-DDA (fully-balanced differential difference amplifier), VDTA (voltage differencing transconductance amplifier), CC-CDBA (current-controlled current differencing buffered amplifier) a CFOA (current feedback operational amplifier). Za účelem potvrzení funkčnosti a chování výše zmíněných struktur a prvků byly vytvořeny příklady aplikací, které simulují usměrňovací a induktanční vlastnosti diody, dále pak filtry dolní propusti, pásmové propusti a také univerzální filtry. Všechny aktivní prvky a příklady aplikací byly ověřeny pomocí PSpice simulací s využitím parametrů technologie 0,18 m TSMC CMOS. Pro ilustraci přesného a účinného chování struktur je v disertační práci zahrnuto velké množství simulačních výsledků.
|
|
|
Utilizing Unconventional CMOS Techniques for Low Voltage Low Power Analog Circuits Design for Biomedical Applications
Bay Abo Dabbous, Salma ; Horský, Pavel (referee) ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Khateb, Fabian (advisor)
Tato disertační práce se zabývá navržením nízkonapěťových, nízkopříkonových analogových obvodů, které používají nekonvenční techniky CMOS. Lékařská zařízení na bateriové napájení, jako systémy pro dlouhodobý fyziologický monitoring, přenosné systémy, implantovatelné systémy a systémy vhodné na nošení, musí být male a lehké. Kromě toho je nutné, aby byly tyto systémy vybaveny baterií s dlouhou životností. Z tohoto důvodu převládají v biomedicínských aplikacích tohoto typu nízkopříkonové integrované obvody. Nekonvenční techniky jako např. využití transistorů s řízeným substrátem (Bulk-Driven “BD”), s plovoucím hradlem (Floating-Gate “FG”), s kvazi plovoucím hradlem (Quasi-Floating-Gate “QFG”), s řízeným substrátem s plovoucím hradlem (Bulk-Driven Floating-Gate “BD-FG”) a s řízeným substrátem s kvazi plovoucím hradlem (Bulk-Driven Quasi-Floating-Gate “BD-QFG”), se v nedávné době ukázaly jako efektivní prostředek ke zjednodušení obvodového zapojení a ke snížení velikosti napájecího napětí směrem k prahovému napětí u tranzistorů MOS (MOST). V práci jsou podrobně představeny nejdůležitější charakteristiky nekonvenčních technik CMOS. Tyto techniky byly použity pro vytvoření nízko napěťových a nízko výkonových CMOS struktur u některých aktivních prvků, např. Operational Transconductance Amplifier (OTA) založené na BD, FG, QFG, a BD-QFG techniky; Tunable Transconductor založený na BD MOST; Current Conveyor Transconductance Amplifier (CCTA) založený na BD-QFG MOST; Z Copy-Current Controlled-Current Differencing Buffered Amplifier (ZC-CC-CDBA) založený na BD MOST; Winner Take All (WTA) and Loser Take All (LTA) založený na BD MOST; Fully Balanced Four-Terminal Floating Nullor (FBFTFN) založený na BD-QFG technice. Za účelem ověření funkčnosti výše zmíněných struktur, byly tyto struktury použity v několika aplikacích. Výkon navržených aktivních prvků a příkladech aplikací je ověřován prostřednictvím simulačních programů PSpice či Cadence za použití technologie 0.18 m CMOS.
|
|
|
Design of Optimized Architectures of Digital Filters for Low-Power Integrated Circuits
Pristach, Marián ; Husák, Miroslav (referee) ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Fujcik, Lukáš (advisor)
The doctoral thesis deals with development and design of novel architectures of digital filters for low-power integrated circuits. The main goal was to achieve optimum parameters of digital filters with respect to the chip area, power consumption and operating frequency. The target group of the proposed architectures are application specific integrated circuits designed for signal processing from sensors using delta-sigma modulators. Three novel architectures of digital filters optimized for low-power integrated circuits are presented in the thesis. The thesis provides analysis and comparison of parameters of the new filter architectures with the parameters of architectures generated by Matlab tool. A software tool has been designed and developed for the practical application of the proposed architectures of digital filters. The developed software tool allows generating hardware description of the filters with respect to defined parameters.
|
|
|
Low Voltage Low Power Analogue Circuits Design
Alsibai, Ziad ; Horský, Pavel (referee) ; Ďuračková, Daniela (referee) ; Khateb, Fabian (advisor)
Disertační práce je zaměřena na výzkum nejběžnějších metod, které se využívají při návrhu analogových obvodů s využití nízkonapěťových (LV) a nízkopříkonových (LP) struktur. Tyto LV LP obvody mohou být vytvořeny díky vyspělým technologiím nebo také využitím pokročilých technik návrhu. Disertační práce se zabývá právě pokročilými technikami návrhu, především pak nekonvenčními. Mezi tyto techniky patří využití prvků s řízeným substrátem (bulk-driven - BD), s plovoucím hradlem (floating-gate - FG), s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate - QFG), s řízeným substrátem s plovoucím hradlem (bulk-driven floating-gate - BD-FG) a s řízeným substrátem s kvazi plovoucím hradlem (quasi-floating-gate - BD-QFG). Práce je také orientována na možné způsoby implementace známých a moderních aktivních prvků pracujících v napěťovém, proudovém nebo mix-módu. Mezi tyto prvky lze začlenit zesilovače typu OTA (operational transconductance amplifier), CCII (second generation current conveyor), FB-CCII (fully-differential second generation current conveyor), FB-DDA (fully-balanced differential difference amplifier), VDTA (voltage differencing transconductance amplifier), CC-CDBA (current-controlled current differencing buffered amplifier) a CFOA (current feedback operational amplifier). Za účelem potvrzení funkčnosti a chování výše zmíněných struktur a prvků byly vytvořeny příklady aplikací, které simulují usměrňovací a induktanční vlastnosti diody, dále pak filtry dolní propusti, pásmové propusti a také univerzální filtry. Všechny aktivní prvky a příklady aplikací byly ověřeny pomocí PSpice simulací s využitím parametrů technologie 0,18 m TSMC CMOS. Pro ilustraci přesného a účinného chování struktur je v disertační práci zahrnuto velké množství simulačních výsledků.
|
guest ::
