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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Projeto automático de amplificadores operacionais totalmente diferenciais em tecnologia CMOS
Authors: Oliveira, Arthur Campos de
metadata.dc.creator: Oliveira, Arthur Campos de
metadata.dc.contributor.advisor1: Girardi, Alessandro Gonçalves
metadata.dc.description.resumo: Amplificadores operacionais totalmente diferenciais desempenham um papel crítico em sistemas onde a diferenciação de sinais está presente. Uma desvantagem desse tipo de amplificador _e a necessidade de um circuito extra, chamado de Circuito de Realimentação de Modo Comum (CMFB, do inglês Common-Mode Feedback), para manter a suas tensões de saída estáveis. Este trabalho apresenta uma metodologia para projeto automático de amplificadores operacionais totalmente diferenciais em tecnologia CMOS, no qual são considerados tanto o circuito principal quanto o circuito de CMFB. A metodologia é implementada dentro do fluxo de projeto de uma ferramenta de síntese automática baseada em otimização. A metologia é dividida em duas partes. Em um primeiro momento, um modelo de CMFB ideal é usado para reduzir o número de variáveis livres para a heurística de otimização. Essa estratégia melhora a convergência do processo de otimização uma vez que o espaço de projeto é reduzido. A seguir, projeta-se o circuito real do CMFB. A metodologia é validada através do projeto de um amplificador totalmente diferencial de um estágio em tecnologia CMOS 0,18 𝜇m. De forma a verificar a adequação da metodologia para projetos mais complexos, bem como a generalidade da mesma, é feito também o projeto de um amplificador totalmente diferencial de dois estágios utilizando uma técnica de compensação em avanço sem a utilização de capacitores (NCFF, do inglês No Capacitor Feedforward Compensation) em tecnologia CMOS 0,13 𝜇m. Os resultados obtidos através de simulação se mostraram satisfatórios para as restrições impostas, mostrando a adequação da metodologia para projeto de amplificadores operacionais totalmente diferenciais de alto desempenho.
Abstract: Fully differential amplifiers play a critical role in systems which differential signaling is present. One drawback of this kind of amplifier is the need of an extra circuit, called Common-Mode Feedback (CMFB), to keep its output voltages stable. This work presents a automatic design methodology of fully differential operational amplifiers in CMOS technology, where the main and CMFB circuits are consider. The methodology is implemented within the design flow of an optimization-based automatic synthesis tool. The methodology consists in two parts. At first moment, an ideal CMFB model is used in order to reduce the number of free variables to the optimization heuristic. This strategy improves the convergence of the optimization process once the design space is reduced. Following, the real CMFB circuit is designed. The methodology is validated through the design of a one-stage fully differential amplifier in CMOS 0.18 𝜇m technology. In order to verify the suitability of the methodology for more complex design, as well its generality, the design of a two-stage fully differential amplifier using a no capacitor feed-forward (NCFF) compensation technique in 0.13 𝜇m CMOS technology is presented. The obtained simulation results showed satisfactory to the imposed constraints. Therefore, showing the suitability of the methodology to the design of high performance fully differential operational amplifiers.
Keywords: Electrical engineering
Amplifiers
Operational Amplifiers
CMOS
Publisher: Universidade Federal do Pampa
metadata.dc.rights: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://hdl.handle.net/riu/1517
Issue Date: 5-Jul-2015
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