A 2.7ua sub1-v voltage reference

Mateus, Juan; Roa, Elkim; Hernández, Humberto Escalante; Noije, Wilhelmus Van

doi:10.1145/1404371.1404400

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“…Além disso, sua tensão de saída pode ser projetada, isto é, não é dependente exclusivamente de características da topologia ou da tecnologia, o que aumenta sua empregabilidade. Figura 3.1 -Topologia usada como base nas análises de RL e TC (MATEUS et al, 2008).…”

Section: Escolha Da Topologiaunclassified

Projeto de fontes de tensão de referência através de metaheurísticas

Sassi¹

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Geradores de referência, ou fontes de tensão de referência, são largamente empregados na composição de diversos circuitos eletrônicos, pois são responsáveis por gerar e manter uma tensão constante para o restante do circuito. Como se trata de um circuito analógico e que possui diversas condições a serem atendidas (baixo coeficiente de temperatura, baixa tensão de alimentação, baixa regulação de linha, dentre outras), sua complexidade é alta e isso se reflete no tempo/dificuldade de um projeto. Com a finalidade de aumentar a qualidade do circuito e diminuir o tempo de projeto, foi estudado o projeto de fontes de tensão de referência através da aplicação de metaheurísticas, que são métodos de otimização utilizados em problemas que não possuem solução analítica. As metaheurísticas aplicadas foram: algoritmos genéticos, simulated annealing e pattern search, todos disponíveis em uma toolbox de otimização do Matlab. A fonte projetada, utilizando uma topologia proposta neste trabalho, fornece uma tensão de referência de 0,302 V em 300 K a uma tensão mínima de operação de 1,01 V. O coeficiente de temperatura, no intervalo de -10 °C a 90 °C, é de 19 ppm/°C a 1,01 V e a regulação de linha, com tensão de alimentação no intervalo de 1,01 V a 2,5 V, é de 81 ppm/V a 300 K. O consumo de potência é de 4,2 µW, também em 300 K e a 1,01 V e a área é de 0,061 mm 2 . Como resultado, mostrou-se a eficiência da utilização destes métodos no dimensionamento de elementos do circuito escolhido e foi obtida uma fonte de tensão de referência que atende aos critérios estabelecidos e é superior quanto ao critério de regulação de linha, quando comparada a outras fontes da literatura. Neste trabalho, foi utilizada a tecnologia CMOS de 0,35 μm da Austria Micro Systems (AMS).Palavras-chave: CMOS, circuitos analógicos, fontes de referência, metaheurísticas. Voltage references are widely employed to compose electronic circuits, since they are responsible for generating and maintaining a constant voltage to the rest of the circuit. As it is an analog circuit and it has several conditions to fulfill (low temperature coefficient, low supply voltage, low line regulation, among others), its complexity is high, which reflects at the time/difficulties of a design. In order to increase the quality of the circuit and to minimize the design time, it was studied voltage references design using metaheuristics, which are optimization methods used in problems with no analytical solution. The applied metaheuristics were: genetic algorithms, simulated annealing and pattern search, they are all available in an optimization toolbox at Matlab. The designed voltage reference, applying a topology proposed in this work, provides a reference voltage of 0.302 V at 300 K at a minimum supply voltage of 1.01 V. The temperature coefficient, from -10 °C to 90 °C, is 19 ppm/°C at 1.01 V and the line regulation, using a supply voltage from 1.01 V to 2.5 V, is 81 ppm/V at 300 K. The power consumption is 4.2 µW also at 300 K and 1.01 V and the area is 0.061 mm 2 . As a result, it ...

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Section: Escolha Da Topologiaunclassified

Projeto de fontes de tensão de referência através de metaheurísticas

Sassi¹

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“…No entanto, levando em conta somente a minimização da função wcd j (x, P j wc ) nãoé garantido de que as funções de desempenho não sejam pioradas e precisam ser otimizadas conjuntamente com a distancia do pior caso (WCD). Desta maneira, o esquema geral de otimização do pior casoé definido como: sujeito a: [20], para assim possibilitar que uma flexibilidade no desempenho possa levar a um incremento do rendimento, característica queé bem comum nos circuitos integrados.…”

Section: Otimização Da Distância Do Pior Caso (Wcd)unclassified

“…Aúnica especificação piorada com respeito aos resultados em [20] correspondè aárea dos circuitos fabricados, tendo incrementado em 50%. Uma parte deste incremento corresponde ao circuito de start-up, o qual foi incluído em nossa estimativa deárea e para o caso em[20], foi isolado do core da fonte de referência. Por outro lado, a melhoria na potência tem um preço naárea do circuito, pois ela representa valores de resistência maiores.…”

unclassified

“…Aárea ocupada pelas portas dos transistores do projeto otimizado para mismatch foi de 13066(µm) 2 , em contraste com umaárea menor Layout e considerações de mismatch Os layouts das duas fontes de referência projetadas na tecnologia XFAB 0, 18µm e duas projetadas na tecnologia de AMS 0, 35µm podem ser vistos na Figura 3.8 e na Figura 3.9, respectivamente. Para o caso do processo XFAB, correspondente ao layout da Figura 3.8, o core da esquerda foi dimensionado com o Seeder e os valores esperados para cada especificação f bforam definidos para ser os mesmos daqueles apresentados no artigo[20]. No caso do core da direita, foi projetado com Programação Geométrica para obter as melhores especificações de desempenho com restrições deárea obtidas com base nos resultados do análise de mismatch proposto na seção 2.5.…”

unclassified

“…Na Figura 3.1é visualizada a fonte de referência proposta em[20] e usada para validar a metodologia de projeto para fabricação proposta no Capitulo 2. Este tipo de circuitoé dos melhores que exemplificam os desafios em termos de desempenho e rendimento que estão enfrentando os projetistas de hoje, isto essencialmente por duas razões.…”

unclassified

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Metodologia para a otimização do rendimento e desempenho dos circuitos analógicos usando programação geométrica.

Noval¹,

Johanny²

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This work proposed a Design Methodology for Manufacturing (DFM) using Geometric Programming (GP) and Newton-like methods to solve non-linear optimization problems, which define and aid the design of analog circuits. Afterwards, this methodology is applied and validated through the design of a voltage reference circuit.Over the last years, the tendency of the increasing on the transistor density predicted by the Moore Law has turned the circuit design problem dimensionally more complex. Additionally, a higher transistor density implies shrinkage on the feature dimensions of the process making it more sensitive to the process variations and environmental conditions. The differences between the designed circuit and the tested one give an evidence of yield losses, which are attributed in a great proportion to the design process. Due to the high responsibility of the designer on this problem, the analog design must be focused on new approaches that jointly manage performance and yield.In first place, the proposed methodology obtain a initial point with a suitable set of performance specifications, which will be used to analyze the impact of the mismatch and process variation over the design specifications. Once the statistical and deterministic behavior of the circuit was characterized, a new yield improvement strategy is implemented using Geometric Programming. Attempting to obtain a design with a set of high performance specifications directly involves the circuit yield, because an optimal performance set obtained by the traditional framework of GP does not assure the obtaining of a marketable and competitive design. So, this works establish a design method that combine the advantage of obtaining global optimum in Geometric Programming with a new mismatch and worst-case analysis that enabled a reduction in their computation time and maintain the initial nominal performance values. Using the design methodology for manufacturing proposed in this work, a voltage reference design with 37% better yield than one obtained with a typical design strategy without any significant penalty on their performance specs was achieved.

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A CMOS bandgap reference circuit with a temperature coefficient adjustment block

Ishibe

Navarro

2013

2013 26th Symposium on Integrated Circuits and Systems Design (SBCCI)

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A 2.7ua sub1-v voltage reference

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Projeto de fontes de tensão de referência através de metaheurísticas

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Metodologia para a otimização do rendimento e desempenho dos circuitos analógicos usando programação geométrica.

A CMOS bandgap reference circuit with a temperature coefficient adjustment block

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