低功耗批量驱动亚阈值OTA与CCII+单元构建的仪表放大器

"这篇研究论文探讨了一种针对低频应用的低功耗仪表放大器设计，采用基于低功耗批量驱动的亚阈值运算放大器（FC-OTA）和第二代正电流传送器（CCII+）单元。设计考虑了在弱反相区工作的条件，使用了 ± 0.35 V 的直流偏置电源。这种仪表放大器（IA）由2或3个CCII+单元组成，总功耗仅为3.847 µW或5.768 µW。" 本文的核心在于提出了一种新型的低功耗集成电路设计方法，利用折叠共源共栅运算放大器（FC-OTA）和正电流传送器（CCII+）的组合。FC-OTA是一种在弱反相区工作的放大器，这允许它在保持高效能的同时，降低功耗。而CCII+是第二代电流 conveyor 的一种，其在电路中担任重要角色，尤其在构建仪表放大器时。 CCII+单元由一个OTA单元和两个CMOS AB类反相器组成，分别用于实现CCII+的X和Z端子功能。这种结构使得CCII+单元能够提供低功率操作，同时保持良好的信号处理性能。其中，OTA单元仅消耗287 nW的功率，而整个CCII+单元的总功率消耗为1918 nW，体现了设计的低功耗特性。 仪表放大器（IA）是这种设计的主要应用，它集成了多个CCII+单元，目的是为了增强对低频生物信号和亚音频信号的放大能力。IA在设计中展现了高共模抑制比（CMRR）和高电源抑制比（PSRR），这对于噪声敏感的信号处理至关重要。IA的设计和仿真是在180纳米n-tub标准CMOS工艺下，利用Tanner EDA工具的16.1版本完成的，确保了其在实际应用中的可行性和效率。 这篇论文展示了如何通过创新的低功耗技术，设计出适用于低频应用的仪表放大器，特别适合于生物信号检测和亚音频信号处理等场景。这种放大器不仅具备低功耗优势，还能提供高增益调整范围，有助于在有限功率预算下实现高性能的模拟前端，为未来低功耗电子设备的设计提供了新的思路。