طراحي مرجع ولتاژ زير يك ولت قابل كاشت در بدن با دقت ppm/ميكرومتر15 با استفاده از ترانزيستورهاي ذاتي(Native)

Sub 1-V, 15ppm/Micro implantable voltage reference design using native transistor

در اين مقاله با توجه به افزايش نياز به مراجع ولتاژ با توان مصرفي و ولتاژ تغذيه پايين به خصوص در تجهيزات پزشكي، يك مرجع ولتاژ، با استفاده از اختلاف ولتاژ آستانه(Vth) يك ترانزيستور ذاتي(Native) و يك ترانزيستور معمولي اثر ميدان(FET) ارائه شده است. پس از شبيه سازي با استفاده از تكنولوژي 0.18، مقدار ضريب دمايي ppm℃15 و مقدار حساسيت خط %/V0.98 بدست آمد. حداقل ولتاژ تغذيه براي اين مدار 0.7 و توان مصرفي در دماي اتاق 700 نانو وات و ولتاژ خروجي 370 ميلي آمپر است كه اين مرجع را براي تجهيزات نانو آمپري مناسب مي سازد. در انتها براي بي اثر كردن تغييرات پروسه يك روش براي تنظيم ديجيتال اين نوع مراجع ولتاژ ارائه شده است.

Voltage references are crucial part of every circuit، providing a fixed voltage regardless of environmental parameters and device loading. Among several approaches proposed for designing voltage references، bandgap voltage references are the most common، but the bandgap voltage reference is bipolar in nature and does not show good stability when the supply voltage is small. Thus according to the increasing need for voltage references with low power consumption and low power supply، a voltage reference using threshold voltage difference between a native and a typical MOSFET transistor is proposed in this work. Using simulation for 0.18 CMOS technology، temperature coefficient and line sensitivity was measured 15ppm/°Cand0.98%/V respectively. The simulation is done to find the Sensitivity of output voltage to temperature and supply voltage in different biases. Minimum voltage supply for this work is 0.7 v and power consumption at room temperature is 700 nanowatt that make this voltage reference suitable for low power، low voltage circuits، for example nanowatt medical applications. At the end to minimize process variations a digital trimming after process is proposed، where transistors are turned on by controlling signals to have different length and width after fabrication process and different output voltages is simulated by having control switches on or off.