Entwurf Analoger CMOS Schaltungen F? Extrem Niedrige Versorgungsspannungen (Hardcover, 2004)

1 Einleitung.- 2 Randbedingungen fur das Schaltungsdesign.- 2.1 Prozesstechnische Gesichtspunkte.- 2.2 Auswirkungen auf das Schaltungsdesign.- 2.2.1 Nutzbare Spannungsbereiche.- 2.2.2 Operationsverstärkerdesign.- 2.2.3 Design von Schaltern.- 2.2.4 Rauschen.- 2.2.5 Leistungsverbrauch.- 2.3 Schaltungstechnische Losungsansatze mit speziellen Prozessoptionen.- 2.3.1 Unterschiedliche Versorgungsspannungen f ur analoge und digitale Schaltungsteile.- 2.3.2 On-Chip Spannungsmultiplizierer.- 2.3.3 On-Chip Taktspannungsmultiplizierer.- 2.3.4 Verwendung von Transistoren mit verringerter Einsatzspannung.- 2.4 Schaltungstechnische Losungsansatze mit speziellen Prozessoptionen.- 2.4.1 Betrieb im Unterschwellenbereich.- 2.4.2 Schaltungen unter Ausnutzung von Substratbiasing.- 2.4.3 Pseudo-differentielles Design.- 2.4.4 Switched-Current Schaltungen.- 2.4.5 Current-Mode Schaltungen.- 2.4.6 Verwendung von Low-Voltage Stromspiegeln.- 2.4.7 Schaltungen zur Gleichspannungspegelverschiebung.- 2.4.8 Zeitkontinuierliche Schaltungen mit Gleichspannungspegelverschiebung.- 2.4.9 Zeitdiskrete Schaltungen mit Gleichspannungspegelverschiebung.- 2.5 Vergleich der Schaltunge.- 3 Sigma-Delta-Modulatoren in Switched-Opamp Technik.- 3.1 Grundlagen von Sigma-Delta A/D-Wandlern.- 3.1.1 Ubersicht.- 3.1.2 Sigma-Delta-Modulator.- 3.1.3 Dezimierungsfilter.- 3.1.4 Wichtige Kenngroßen von Sigma-Delta-Modulatoren.- 3.2 Verwendete Topologien.- 3.2.1 Nichtkaskadierter Modulator 2. Ordnung.- 3.2.2 Nichtkaskadierter Modulator 3. Ordnung.- 3.2.3 Kaskadierter Modulator 3. Ordnung.- 3.2.4 Vergleich der Rauschubertragungsfunktionen.- 3.3 Anpassung der Modulatoren an extrem niedrige Versorgungsspannung.- 3.3.1 Skalierung fur extrem niedrige Versorgungsspannung.- 3.3.2 Anpassung der Modulatoren fur den Betrieb mit ?half delay“-Integratoren.- 3.4 Switched-Capacitor Realisierung.- 3.4.1 Umsetzung auf Switched-Capacitor Schaltung.- 3.4.2 Referenzspannungs- und Gleichspannungspegelanpassung.- 3.4.3 Timinganpassung.- 3.5 Einfluss von nichtidealen Bauelement-Eigenschaften auf das Modulatorverhalten.- 3.5.1 Opertionsverstarker.- 3.5.2 Komparator.- 3.5.3 Schalter.- 3.5.4 Kondensatoren.- 3.6 Schaltungsbeispiel 1: Sigma-Delta-Modulatoren verschiedener Topologien.- 3.6.1 Schaltungsdesign.- 3.6.2 Messergebnisse.- 3.7 Low-Voltage MOSCAP Design.- 3.7.1 Standard-MOSCAP.- 3.7.2 “Depletion-mode”-MOSCAP.- 3.7.3 Nichtlinearitats-Kompensationstechniken.- 3.7.4 Kapazitats-/Spannungs-Charakteristik kompensierter ?Depletion-Mode“-MOSCAPs.- 3.7.5 Arbeitspunkt bei sehr niedrigen Versorgungsspannungen.- 3.8 Schaltungsbeispiel 2: MOSFET-only Sigma-Delta-Modulator.- 3.8.1 Schaltungsdesign.- 3.8.2 Messergebnisse.- 3.9 Vergleich zu anderen auf dem Sigma-Delta Prinzip basierenden A/D-Wandlern.- 4 Moglichkeiten der Reduktion des Leistungsverbrauches bei Switched-Opamp Schaltungs.- 4.1 Dynamische Anpassung der Stromaufnahme von Baugruppen.- 4.2 Verandertes Taktschema.- 4.3 Schaltungsbeispiel 3: Sigma-Delta-Modulator 2. Ordnung mit verandertem Taktschema.- 4.3.1 Schaltungsdesign.- 4.3.2 Messergebnisse.- 5 Sukzessiver Approximations-Wandler.- 5.1 Wandler-Architektur.- 5.1.1 Grundprinzip von sukzessiven Approximations-Wandlern.- 5.1.2 Sukzessive Approximations-Wandler basierend auf dem Ladungsverteilungsprinzip.- 5.1.3 Modifiziertes Design fur niedrigste Versorgungsspannungen.- 5.2 Schaltungsbeispiel 4: Sukzessiver Approximation-Wandler fur eine minimale Versorgungsspannung nahe der Transistoreinsatzspannung.- 5.2.1 Schaltungsdesign.- 5.2.2 Messergebnisse.- 5.3 Vergleich zu anderen auf dem sukzessiven Approximationsprinzip basierenden A/D-Wandlern.- 5.4 Vergleich zu anderen Wandlerarchitekturen.- 6 Zusammenfassung.- 119.- 119.- 119.- 117.- 119.- 139.