طراحی مدار بیشینه یاب حوزه زمان CMOS تمام مقیاس ، مناسب برای ولتاژهای تغذیه بسیار پایین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران

2 موسسه آموزش عالی بهار مشهد

3 گروه برق دانشگاه صنعتی قوچان

4 گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این مقاله یک مدار بیشینه یاب CMOS تمام مقیاس مبتنی بر مقایسه در حوزه زمان ارائه شده است که می‌تواند تا ولتاژهای تغذیه پایین کارآیی مناسبی از خود نشان دهد. برای به کارگیری حوزه زمان در مقایسه بین چند سیگنال‌ آنالوگ ورودی در مدار بیشینه یاب پیشنهادی، از زنجیره‌ای از المان‌های تاخیر خطی با ورودی تمام مقیاس استفاده شده است استفاده از المان تاخیر خطی تمام مقیاس، علاوه بر افزایش محدوده ورودی مدار، دقت مقایسه بین ورودی‌ها را نیز افزایش داده است. علاوه بر این، ساختار آشکارساز فاز مورد استفاده در مدار پیشنهادی نیز به گونه‌ای اصلاح شده است که در مقایسه با ساختارهای قبلی از تعداد کمتری ترانزیستور استفاده می‌کند که این کار علاوه بر کاهش سطح سیلیکان مدار، باعث کاهش خازنهای پارازیتیک می‌گردد که در نتیجه آن کاهش توان مصرفی مدار و افزایش سرعت آن را به دنبال دارد. این مدار در تکنولوژی 180 نانومتر CMOS طراحی و شبیه سازی شده است که نتایج شبیه سازی نشان می‌دهد در ولتاژ تغذیه یک ولت و سرعت کلاک 10 مگاهرتز توان مصرفی برای حالت 3 ورودی برابر با 72 میکرو وات می باشد که معیار شایستگی 2.4 میکرو وات بر مگاهرتز و صحت 99.98 درصد را نشان می دهد که بهبود قابل ملاحظه ای را نسبت به نمونه های مشابه نشان می دهد. همچنین نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که مدار پیشنهادی قابلیت عملکرد مناسب تا ولتاژ تغذیه 0.38 ولت را دارد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A Low Voltage, Time-Domain, Full Range, CMOS Winner-Take-All Circuit.

نویسندگان [English]

  • Ehsan Rahiminejad 1
  • mohammad reza ghaffari 2
  • maryam zare 3
  • Mehdi Saberi 4
1 Electrical Engineering, Quchan university of technology
2 Bahar university
3 Electrical Engineering department of Quchan university of technology
4 Electrical Engineering department, Ferdowsi university of Mashhad
چکیده [English]

In this paper a rail-to-rail time-domain CMOS winner take all (WTA) circuit is proposed. To convert the analog voltage to a delay time a voltage controlled delay line is employed. In order to implement a full range time domain winner take all, a linear rail-to-rail delay element is employed. A positive feedback loop is utilized to reduce the decision time. Employing a linear rail-to-rail delay element, improves the precision and dynamic range of the entire winner take all circuit. In addition, the proposed circuit is employed a new phase detector to reduce transistors have been utilized in the circuit and decrease the parasitic elements of VCDLs. As a result the proposed circuit is designed to operate in subthreshold region to 0.3V. Based on the proposed structure, a 3-input WTA circuit has been designed and simulated in a 0.18um CMOS technology with a 1V supply voltage. The simulated results confirm that the power consumption of the presented winner take all circuit is 0.72uW at 10MHz clock frequency.The simulation results show the Figure of Merit of 2.4uW/MHz and 99.98% precision and the circuit operates to 0.38V supply voltage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • winner take all
  • time domain
  • linear delay element
  • full-range input
  • low voltage