طراحی مدارهای مبدل سطح ولتاژ با بازده توان بالا

چکیده در سال های اخیر تقاضا برای مدارهای توان پایین و کارایی بالا به صورت قابل توجهی افزایش پیدا کرده است. موثرترین روش در کاهش توان در مداراتvlsi کاهش ولتاژ تغذیه است ودلیل آن تناسب توان پویا با مجذور ولتاژ تغذیه می باشد. از آنجا که کاهش ولتاژ تغذیه باعث کاهش در سرعت مدار می شود، برای جلوگیری از کاهش سرعت، سیستم های با ولتاژ تغذیه ی چند گانه مطرح می شود. استفاده از این روش دارای مشکل هایی می باشد که یکی از مهم ترین آنها نیاز به مدارهای مبدل سطحی است که سیگنالهای دیجیتال با سطوح سیگنال کوچکتر (0,vddl) را به سطوح سیگنال بالاتر (0,vddh) تبدیل کنند. در سالهای اخیر تلاشهای متعددی صورت گرفته است که مبدلهای سطحی با تاخیر، توان مصرفی و مساحت کمتر طراحی شوند. در این پایان نامه، برای اولین بار روابط تاخیر برای مدار مبدل سطح مرسوم نوشته شده است و دلیل این که، چرا این مبدل قادر به کارکرد صحیح برای ولتاژهای زیر آستانه نمی باشد به صورت ریاضی اثبات شده است. به علاوه، چند ساختار جدید برای مبدلهای سطح ولتاژ با بازده توان بالا پیشنهاد شده است که قابلیت تبدیل ولتاژهای زیرآستانه را از فرکانس 100hz تا فرکانس 10mhz دارا هستند. برای هر یک از مدارهای پیشنهادی، محدوده فرکانسی که هر یک از این ساختارها از لحاظ توان مصرفی وتاخیر دارای بهترین عملکرد هستند، مشخص گردیده است و همچنین مقایسه های بین مدارهای پیشنهادی و ساختارهای قبلی برای تاخیر و توان صورت گرفته است تا به کارایی مدارات پیشنهادی پی برده شود. این ساختارهای پیشنهادی حساسیت کمـی نسـبت به تغـییرات فرآیند ساخت دارند. نتـایج شبیـه سازی post-layout برای ساختار پیشنهادی شماره 5 و نتایج شبیه سازیpre-layout برای ساختار پیشنهادی شماره ی 6 در تکنولوژی 0. 18µm cmos نشان می دهد که به ازایvddl=0.42v وvddh=1.8v و فرکانس ورودی 1mhz، توان مصرفی برای این دو ساختار پیشنهادی به ترتیب برابر با 183nw و101nw می باشد و مقدار تاخیر نیز به ترتیب برابر با 18.23nsو 15.38ns می باشد.