Table Of Content

SSeeccttiioonn 11..11:: CCiirrccuuiitt CCoonncceeppttss aanndd DDeessiiggnn TTeecchhnniiqquueess TThhee DDeessiiggnn ooff HHiigghh--PPeerrffoorrmmaannccee AAnnaalloogg CCiirrccuuiittss oonn DDiiggiittaall CCMMOOSS CChhiippss EERRIICCAA..VVIITTffOOZZ,,MMEEMMBBEERR,, IIEEEEEE AAbb..ttllrraaCCII--DDeevviicceess aavvaaiillaabbllee iinn ddiiggiittaall oorriieenntteedd CCMMOOSS pprroocceesssseess aarree IIII.. DDEEVVIICCEESSAAVVAAIILLAABBLLEE FFOORRAANNAALLOOGG CCIIRRCCUUIITTSS rreevviieewweedd,, wwiitthh eemmpphhaassiissoonn tthhee vvaarriioouuss mmooddeessooff ooppeerraattiioonn ooff aassttaannddaarrdd ttrraannssiissttoorr aanndd tthheeiirr rreessPpeeCcttfivvee mmeerriittss,, aanndd oonn aaddddiittiioonnaall ssppeecciiffiiccaattiioonnss AA.. TTrraannssiissttoorrss rreeqquuiirreedd ttooaappppllyyddeevviicceessiinnaannaallooggcciirrccuuiittss..SSoommeebbaassiiccccoommppaattiibblleeaannaalloogg cciirrccuuiitttteecchhnniiqquueessaannddtthheeiirrrreellaatteeddttrraaddeeooffffssaarreetthheennssuurrvveeyyeeddbbyymmeeaannssooff AA cclleeaarr uunnddeerrssttaannddiinngg ooff tthhee vvaarriioouuss wwaayyss ooff bbiiaassiinngg aa ttyyppiiccaall eexxaammpplleess.. TThhee nnooiissyy eennvviirroonnmmeenntt dduuee ttoo ccoohhaabbiittaattiioonn oonntthhee cchhiipp wwiitthhddiiggiittaallcciirrccuuiittssiissbbrriieeffllyyeevvookkeedd.. nnoorrmmaall MMOOSS ttrraannssiissttoorr,, aanndd ooff tthheeiirr rreessppeeccttiivvee mmeerriittss,, iiss aa kkeeyy ffaaccttoorr iinn tthhee ddeessiiggnn ooff ooppttiimmuumm aannaalloogg ssuubbcciirrcc.uuiittss., FFiigg.. 11 iilllluussttrraatteess tthhee ccoommpplleettee ttrraannssffeerr cchhaarraacctteerriissttiiccss II.. IINNTTRROODDUUCCTTIIOONN IIDD((VVaa)) ooff aann--cchhaannnneell MMOOSS ttrraannssiissttoorr iinn ssaattuurraattiioonn ffoorr vvaarriioouuss ppoossssiibbllee mmooddeess ooff ooppeerraattiioonn.. FFoorr tthhee ssaakkee ooff ssyymm TT HHEE EEVVOOLLUUTTIIOONN ooff ssccaalleedd--ddoowwnn ddiiggiittaall pprroocceesssseess mmeettrryy,, aallll ppootteennttiiaallss aarree ddeeffiinneedd wwiitthh rreessppeecctt ttoo tthhaatt ooff tthhee wwiillll sshhiifftt tthhee bboouunnddaarryy bbeettwweeeenn ddiiggiittaall aanndd aannaalloogg llooccaallssuubbssttrraattee,, iinn tthhiissccaassee tthheepp--wweellll.. ppaarrttss ooff ssyysstteemmss [[11]]..HHoowweevveerr,, aannaalloogg cciirrccuuiittss wwiillllrreemmaaiinn TThheeggeenneerraall bbeehhaavviioorrooffddrraaiinn ccuurrrreenntt iinn ssaattuurraattiioonn IIvo iinn iirrrreeppllaacceeaabbllee ccoommppoonneennttss ooff ssyysstteemmss--oonn--aa--cchhiipp.. BBeessiiddeess tthhee ttwwoo bbaassiicc mmooddeess ooff ffiieelldd eeffffeecctt ooppeerraattiioonn ccaann bbee AAIIDD ccoonnvveerrssiioonn,, tthheeyy wwiillll aallwwaayyss bbee nneeeeddeedd ttoo ppeerrffoorrmm aa ddeessccrriibbeedd bbyy ttwwoo sseeppaarraattee aapppprrooxxiimmaattiivvee mmooddeellss [[22]],, [[33]] vvaarriieettyyooffccrriittiiccaall ttaasskkss rreeqquuiirreedd ttooiinntteerrffaacceeddiiggiittaallwwiitthhtthhee wwhhiicchh ssaaccrriiffiiccee aaccccuurraaccyy ttoo ccllaarriittyy aanndd ssiimmpplliicciittyy:: eexxtteerrnnaall wwoorrlldd,, ssuucchh aass aammpplliiffiiccaattiioonn,, pprreeffiilltteerriinngg,, ddeemmoodd SSttrroonngg iinnvveerrssiioonn ((IIvv»» PPUU;;)) uullaattiioonn,, ssiiggnnaall ccoonnddiittiioonniinngg ffoorr lliinnee ttrraannssmmiissssiioonn,, ffoorr ssttoorr tt aaggee,, aanndd ffoorr ddiissppllaayy,, ggeenneerraattiioonn ooff aabbssoolluuttee vvaalluueess ((vvoolltt IIDD== ((VVGG -- VVrroo-- nnVVss))22,, aaggeess,, ccuurrrreennttss,, ffrreeqquueenncciieess)),, aanndd ttoo iimmpplleemmeenntt ccoommppaattiibbllee sseennssoorrss oonn cchhiipp.. IInn aaddddiittiioonn,, aannaalloogg wwiillll rreettaaiinn ffoorr aa lloonngg ffoorrVVDD>> VVDDssaatt == ((VVcc -- VVTTOO))//nn.. ((11)) wwhhiillee iittss aaddvvaannttaaggee oovveerr ddiiggiittaall wwhheenn vveerryy hhiigghh ffrreeqquueennccyy oorr vveerryy llooww ppoowweerr iiss rreeqquuiirreedd.. WWeeaakk iinnvveerrssiioonn ((IIDD «« PPUUii)) MMoosstt ooff tthhee lliimmiittaattiioonnss ooff aannaalloogg cciirrccuuiittss aarree dduuee ttoo tthhee IIDD== KKPPUU;;eexxpp««VVcc -- VVTTOO-- nnVVSS))//nnUUTT)),, ffaacctt tthhaatt tthheeyy ooppeerraattee wwiitthh eelleeccttrriiccaall vvaarriiaabblleess aanndd nnoott ssiimmppllyy wwiitthh nnuummbbeerrss.. TThheerreeffoorree,, tthheeiirr aaccccuurraaccyy iiss ffuunnddaa ffoorrYYDD>> VVDDssaatt== 33tt0044UUTT•• ((22)) mmeennttaallllyy lliimmiitteedd bbyy uunnaavvooiiddaabbllee mmiissmmaattcchheess bbeettwweeeennccoomm TThheessee mmooddeellss oonnllyy iinncclluuddee tthhee tthhrreeee mmoosstt iimmppoorrttaanntt ppoonneennttss,, aanndd tthheeiirr ddyynnaammiicc rraannggee iiss lliimmiitteedd bbyy nnooiissee,, ddeevviiccee ppaarraammeetteerrss rreeqquuiirreedd ffoorr cciirrccuuiitt ddeessiiggnn ooffffsseett,, aanndd ddiissttoorrttiioonnss.. FFoorr eeccoonnoommiiccaall rreeaassoonnss,, tthhee aannaalloogg ppaarrtt ooff aa ssyysstteemm--oonn PP==pp..CC WWIILL ttrraannssffeerrppaarraammeetteerr ffoorr ssttrroonnggiinnvveerrssiioonn aa--cchhiipp mmuusstt bbee ffuullllyy ccoommppaattiibbllee wwiitthh aa pprroocceessss bbaassiiccaallllyy ooxx ttaaiilloorreedd ffoorr ddiiggiittaall rreeqquuiirreemmeennttss,, aanndd tthhiiss wwiitthh aa mmiinniimmuumm VVTTOO ggaattee tthhrreesshhoolldd vvoollttaaggeeffoorr VVss == 00 nn ssllooppee ffaaccttoorr iinn wweeaakk iinnvveerrssiioonn,, wwhhiicchh aallssoo ddeessccrriibbeess nnuummbbeerr ooff aaddddiittiioonnaall ssppeecciiffiiccaattiioonnss.. SSeeccttiioonn IIII wwiillllrreevviieeww aapppprrooxxiimmaatteellyy tthhee eeffffeecctt ooff ffiixxeedd cchhaarrggeess iinn tthhee cchhaannnneell iinn aallll aaccttiivvee aanndd ppaassssiivvee ddeevviicceess aavvaaiillaabbllee iinn ddiiggiittaall CCMMOOSS ssttrroonngg iinnvveerrssiioonn.. IIttss vvaalluuee ddeeppeennddss sslliigghhttllyy oonn VVss [[33]] aanndd pprroocceesssseess,,ttooggeetthheerrwwiitthh tthheeaaddddiittiioonnaallssppeecciiffiiccaattiioonnssnneeeeddeedd rraannggeess uussuuaallllyy ffrroomm 11..33 ttoo 22.. ttoo uussee tthheemm ffoorr iimmpplleemmeennttiinngg aannaalloogg cciirrccuuiittss.. SSoommee bbaassiicc aannaalloogg cciirrccuuiitt tteecchhnniiqquueess wwiillll tthheenn bbee ddeessccrriibbeedd iinn SSeeccttiioonn KK iiss aa ffaaccttoorr ssoommeewwhhaatt llaarrggeerr tthhaann 11,, wwhhiicchh ccoonnnneeccttss IIIIII bbyy mmeeaannss ooff ttyyppiiccaall eexxaammpplleess.. FFiinnaallllyy,, tthhee pprroobblleemmss wweeaakk aanndd ssttrroonngg iinnvveerrssiioonn.. IIttss eexxaacctt vvaalluuee hhaass nnoo iimmppoorr rreellaatteedd ttoo tthhee nnooiissyy eennvviirroonnmmeenntt dduuee ttoo ccoohhaabbiittaattiioonn oonn ttaannccee iinn cciirrccuuiitt ddeessiiggnn,, ssiinnccee ttrraannssiissttoorrss iinn wweeaakk iinnvveerrssiioonn tthhee cchhiipp wwiitthh llaarrggee ddiiggiittaall cciirrccuuiittss wwiillllbbee bbrriieeffllyy eevvookkeedd iinn mmuusstt bbee bbiiaasseedd aatt ffiixxeedd ddrraaiinn ccuurrrreenntt IIDD ttoo aavvooiidd tthhee vveerryy SSeeccttiioonn IIVV.. hhiigghh sseennssiittiivviittyy ttoo UUrr == kkTT//qq aanndd YYrroo ffoorr ffiixxeedd ggaattee vvoolltt aaggee VVaa.. MMaannuussccrriipptt rreecceeiivveeddNNoovveemmbbeerr22,,11998844;;rreevviisseeddDDeecceemmbbeerr2244,,11998844.. IInn CCMMOOSS llooggiicc cciirrccuuiittss,, ttrraannssiissttoorrss uussuuaallllyy ooppeerraattee wwiitthh TThhee aauutthhoorriiss wwiitthhCCeennttrreeSSuuiisssseedd''EElleeccttrroonniiqquueeeettddee MMiiccrrootteecchhnniiqquuee.. ((CCSSEEMM,, froorrmmeerrllyyCCEEHH)) MMaallaaddiieerree7711,,22000000NNeeuucchhaatteell77,,SSwwiittzzeerrllaanndd.. VVss ==00 aass sshhoowwnn iinn hheeaavvyy lliinneess iinn FFiigg.. 11.. TThheeiirr rroollee iiss ttoo RReepprriinntteeddffrroommIIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaatteeCCiirrccuuiittss,, vvooll.. SSCC--2200,, nnoo.. 33,, pppp.. 665577--666655,, JJuunnee 11998855.. 33 IIEEEEEEJJOOUUIIllNNAALLOOFFSSOOLLIIDD--SSTTAATTEECCIIRRCCUUIITTSS,,VVOOLLsscc--2200,,NNoo..33,,JJUUNNEE11998855 88 YYeecc<<OO cc FFiigg.. 22.. FFlloowwssooffccaarrrriieerrssiinnbbiippoollaarrooppeerraattiioonn.. rr[[66vvGGJJ 8811PPOOLLAARR 1100""VV rrrrccff--•••• 22··//.. ""iiii;;-- LL..--------------....__....---------- ~~ll ""'';;77·· llooggiicc11llVVuu'' VVllaavv,,11==55 FFiigg.. 11.. GGeenneerraall ttrraannssffeerrcchhaarraacctteerriissttiiccss IIDDCCVVGG)) ooff aa MMOOSS ttrraannssiissttoorr iinn 00..0011 00..11 11 1100 110000 11000000 000011 00..11 11 1100 110000 11000000 ssaattuurraattiioonn.. DDiiffffeerreenntt mmooddeess ooff ooppeerraattiioonn ccaann bbee iiddeennttiiffiieedd,, nnaammeellyy ssttrroonnggiinnvveerrssiioonn,,wweeaakkiinnvveerrssiioonn,,aanndd bbiippoollaarr.. FFiigg.. 33.. MMaattcchhiinngg ooff aa ppaaiirr ooff MMOOSS ttrraannssiissttoorrss aass aa ffuunnccttiioonn ooff ddrraaiinn ccuurrrreenntt,, CCoorr <<aa>> ssaammee ggaattee vvoollttaaggeeaanndd ((bb)) ssaammee ddrraaiinn ccuurrrreenntt.. UUnnccoorr rreellaatteedd ccoommppoonneennttss wwiitthh mmeeaann ssttaannddaarrdd ddeevviiaattiioonnss ooff 22 ppeerrcceenntt ffoorr !!::JJ..JJll//JJll aanndd 55mmVVffoorr!!::JJ..VVrr aarreeaassssuummeeddiinn tthhiisseexxaammppllee.. pprroovviiddee mmaaxxiimmuumm ddrraaiinn ccuurrrreenntt iinn tthhee ""oonn"" ssttaattee ffoorr ssVVttGGaatt==ee VVffoorrrccr'' VVaanndd==OOmm..iiTTnniihhmmeeuuoommnnllyyrreessrreeiiddqquuuuaaiillrreeccmmuueerrrrnneettnnssttffooIIrrDDOddOiiggiinniittaattllhheecciirr""ccoouuffiittffss'' ccoolllleeccttoorr CC,, aanndd bbaassee BB.. SSiinnccee aa llaarrggee ffrraaccttiioonn ooff eemmiitttteerr GG aarree tthhuuss aa mmaaxxiimmuumm ppoossssiibbllee vvaalluuee ooff ttrraannssffeerr ppaarraammeetteerr ccuurrrreenntt IIEE fflloowwss ttoo ssuubbssttrraattee,, tthhee mmaaxxiimmuumm aallpphhaa--ggaaiinn ooff ffJJ,, aanndd aa vvaalluuee ooff tthhrreesshhoolldd vvoollttaaggee VV aass llooww aass ppoossssiibbllee tthhiiss llaatteerraall bbiippoollaarr iiss oonnllyy 00..22 ttoo 00..66,, ddeeppeennddiinngg oonn tthhee TTOO wwhhiillee eennssuurriinngg aacccceeppttaabbllee vvaalluuee ooff rreessiidduuaall ccuurrrreenntt ffoorr pprroocceessss.. HHoowweevveerr,, oowwiinngg ttoo tthhee llooww rraattee ooff rreeccoommbbiinnaattiioonn iinn tthhee wweellll,, tthhee ffJJ--ggaaiinn ccaann rreeaacchh qquuiittee aacccceeppttaabbllee vvaalluueess VVGG==OO rraannggiinngg ffrroomm 2200 ttoo 550000.. TThhiiss hhiigghh vvaalluuee ooff ccuurrrreenntt ggaaiinn iiss xsu; 110000 == Kpuieexxpp((-- VVTTOO//""UUTT)).. ((33)) oonnllyy oobbttaaiinneedd ffoorr tthhee ttrraannssiissttoorriimmpplleemmeenntteeddiinn tthhee wweellll,,iinn tthhiiss ccaassee aa nn--pp--nn.. TThhee nn--pp--nn ttoo ssuubbssttrraattee ccaann bbee uusseedd TThhiiss iiss oonnllyy ppoossssiibbllee iiff ssllooppee ffaaccttoorr nn ooff wweeaakk iinnvveerrssiioonn wwiitthhoouutt llaatteerraall ccoolllleeccttoorr,, bbuuttoonnIIyy iinn ccoommmmoonn ccoolllleeccttoorr iiss nnoott ttoooo llaarrggee.. TThheessee rreeqquuiirreemmeennttss aarree aallssoo ffaavvoorraabbllee ttoo ccoonnffiigguurraattiioonnss.. aannaalloogg cciirrccuuiittss,, ssiinnccee tthheeyy aallllooww aa mmaaxxiimmuumm vvaalluuee ooff FFoorr iimmpplleemmeennttiinngg aannaalloogg cciirrccuuiittss,,.. iitt iiss nneecceessssaarryy ttoo ttrraannssccoonndduuccttaannccee 88mm wwhhiicchh ccaann bbee eeaassiillyy ddeerriivveedd ffrroomm ((11)) ssppeecciiffyy tthhee mmaattcchhiinngg pprrooppeerrttiieess ooff ssiimmiillaarr aaddjjaacceenntt ttrraann aanndd ((22)) aass ssiissttoorrss.. MMaattcchhiinngg mmuusstt bbee cchhaarraacctteerriizzeedd bbyy ttwwoo iinnddeeppeenn sgn;,==== ««22PPllDD))//nn))11//22 ==== 221100 //(( VVaa-- VVTTOO-- nnYYss)) ddmmeeaannyytt hhssaattvaavtteeiissiittnniiccaappllrraavvccaattlliiuucceeeess::aa mmtthheerreeaanssnhhoossllttddaannddmmaaiirrssddmmddaatteeccvvhhiiaattddiiooVVnnTT''rraawwnngghhiiiinncchggh ((ssttrroonnggiinnvveerrssiioonn)].,, ((44)) CCrroomm11 ttoo 2200 mmYY,, aanndd ttJJ..ffJJ//{{JJ mmiissmmaattcchh wwhhiicchh iiss uussuuaallllyy iinn ggmm== IIDD//nnUUrr ((wweeaakk iinnvveerrssiioonn)).. ((55)) tthhee rraannggee ooff 00..55--55 ppeerrcceenntt.. FFiigg.. 33 sshhoowwss tthhaatt wwhheenn ttwwoo ttrraannssiissttoorrss hhaavvee tthhee ssaammee ggaattee vvoollttaaggee,, aass iinn aa ccuurrrreenntt HHoowweevveerr,, ssppeecciiffiiccaattiioonnssoonn tthhee mmaaxxiimmuumm rraannggeeooffvvaarriiaa mmiirrrroorr,, tthheemmiissmmaattcchhoofftthheeiirrddrraaiinn ccuurrrreennttss ttiioonn ooffffJJ,, VVTTOO'' aanndd nn aarree uussuuaallllyy nneecceessssaarryy.. TTrraannssccoonndduuccttaannccee88mmiiss pprrooppoorrttiioonnaall ttooddrraaiinn ccuurrrreenntt IIDD ((77)) iinn wweeaakk iinnvveerrssiioonn,, bbuutt oonnllyy ttoo tthhee ssqquuaarree rroooott ooff IIDD iinn ssttrroonngg iinnvveerrssiioonn.. IIff ssoouurrccee vvoollttaaggee VVss iiss nnoott zzeerroo,,..tthhee ggaattee iiss mmaaxxiimmuumm iinn wweeaakk iinnvveerrssiioonn,, ffoorr wwhhiicchh 88mm//IIDD iiss mmaaxxii mmuumm,, aanndd oonnllyy ccoommeess ddoowwnn ttoo ddffJJ//ffJJ wwhheenn tthhee ttrraannssiissttoorrss vvoollttaaggee ffoorr ccoonnssttaanntt ddrraaiinn ccuurrrreenntt iiss sshhiifftteedd bbyy nnVVss ffoorr ooppeerraattee ddeeeeppllyy iinn ssttrroonngg iinnvveerrssiioonn.. OOnn tthhee ccoonnttrraarryy,, wwhheenn bbootthh mmooddeess ooffooppeerraattiioonn.. TThhuuss ttrraannssccoonndduuccttaannccee 88mm"" ffrroomm tthheeyy hhaavvee tthhee ssaammee ddrraaiinn ccuurrrreenntt,, aass iinn aa ddiiffffeerreennttiiaall ppaaiirr,, ssoouurrccee ttoo ddrraaiinn iiss ggiivveenn bbyy tthhee mmiissmmaattcchh ooff tthheeiirr ggaattee vvoollttaaggeess ((66)) ((88)) FFiigg.. 11 aallssoo sshhoowwss tthhaatt wwhheenn ggaattee vvoollttaaggee VVaa iiss ssuuffffii cciieennttllyy nneeggaattiivvee,, iitt hhaass nnoott mmoorree eeffffeecctt oonn ddrraaiinn ccuurrrreenntt,, iiss jjuusstt ddVV iinn wweeaakk iinnvveerrssiioonn,, aanndd iinnccrreeaasseess iinn ssttrroonngg TT wwhhiicchh mmeeaannss tthhaatt ggaattee ttrraannssccoonndduuccttaannccee 88mm ddeeccrreeaasseess ttoo iinnvveerrssiioonn wwhheerree 88mm//11DD iiss rreedduucceedd.. zzeerroo.. HHoowweevveerr,, 11 ccaannssttiillll bbeeccoonnttrroolllleedd bbyynneeggaattiivveevvaalluueess NNooiissee iiss aa vveerryy iimmppoorrttaanntt lliimmiittaattiioonn ooff mmoosstt aannaalloogg 00 ooffssoouurrcceevvoollttaaggee VVss wwhhiicchh ccoorrrreessppoonnddss ttoo aa ffoorrwwaarrdd--bbiiaasseedd cciirrccuuiittss.. AAss sshhoowwnn iinn FFiigg.. 44,, tthhee nnooiissee ooff aa ttrraannssiissttoorr mmuusstt ssoouurrccee jjuunnccttiioonn.. TThhee ddeevviiccee tthheenn ooppeerraatteess aass aa llaatteerraall aallssoo bbee cchhaarraacctteerriizzeedd bbyy aatt lleeaasstt ttwwoo iinnddeeppeennddeenntt ssoouurrcceess:: bbiippoollaarr,, wwiitthh tthhee ffllooww ooff ccaarrrriieerrss ppuusshheedd aawwaayy ffrroomm tthhee WWhhiittee cchhaannnneell nnooiissee iiss iinnddeeppeennddeenntt ooff tthhee pprroocceessss aanndd ssuurrffaacceebbyy tthhee nneeggaattiivveeggaatteeppootteennttiiaall[[44]]..TThheevvaarriioouuss fflloowwss ccoorrrreessppoonnddss ttoo aann eeqquuiivvaalleenntt iinnppuutt nnooiissee rreessiissttaannccee RR NN ooff ccaarrrriieerrss iinn tthhiiss mmooddee ooff ooppeerraattiioonn aarree sshhoowwnn iinn FFiigg.. 22.. aapppprrooxxiimmaatteellyy eeqquuaall ttoo tthhee iinnvveerrssee ooff ttrraannssccoonndduuccttaannccee 88mm SSoouurrccee,, ddrraaiinn,, aanndd pp--wweellll hhaavvee bbeeeenn rreennaammeedd eemmiitttteerr EE,, [[55]].. GGaattee iinntteerrffaaccee 11//// nnooiissee ddoommiinnaatteess aatt llooww ffrreeqquueenncciieess 44 vvrlrnroozz:: DDEESSIIGGNNOOFFCCIIRRCCUUIITTSSOONNCCMMOOSSCCHHIIPPSS ccaappaacciittoorr bbeettwweeeenn aalluummiinnuumm aanndd ppoollyyssiilliiccoonn llaayyeerrss [[99]],, wwhhiicchh uussuuaallllyy aacchhiieevveess rraatthheerr llooww ssppeecciiffiicc vvaalluueess.. MMaannyy ~~......LL••sseennssiittiivvii ttoopprroouussss mmooddeemm tteecchhnnoollooggiieess pprroovviiddee ttwwoo llaayyeerrss ooff ppoollyyssiilliiccoonn tthhaatt WWll ccaann bbee uusseedd aass eelleeccttrrooddeess ffoorr tthhee ccaappaacciittoorrss[[1100]].. ''..ii"".. GGoooodd rreessiissttoorrssoofflleesssstthhaann 110000 OO//ssqq..ccaann bbeeoobbttaaiinneedd iinn "" __••••••__..__..~~__~~~~.......''.''''~~____ cchhaaMMeell nnooiissee tthhee ppoollyyssiilliiccoonn llaayyeerr.. HHiigghheerr vvaalluueess ooff ffeeww kkiilloooohhmmss ppeerr dd~~ ~~......"" ~~llIIgg"",,••iinnddeeppooffpprroocceessss ssqquuaarree aarree ppoossssiibbllee bbyy uussiinngg tthhee wweellll ddiiffffuussiioonn,, bbuutt tthheessee "",,oo~~ •• "" ""tt11~~"" 1100.99.'' rreessiissttoorrss aarree sslliigghhttllyy vvoollttaaggee ddeeppeennddeenntt,, aanndd tthheeyy aarree aall --------,,ff''ii<<))~~.... ~~......;;..oo..,, wwaayyss aassssoocciiaatteedd wwiitthh aa llaarrggee ppaarraassiittiicc ccaappaacciittaannccee.. LLiigghhttllyy ddooppeedd ppoollyyssiilliiccoonnrreessiissttoorrssssuucchh aass tthhoosseeuusseedd ttooiimmpplleemmeenntt FFiigg.. 44.. CCoonnttrriibbuuttiioonnssttooeeqquuiivvaalleenntt.iinnppuuttnnooiisseerreessiissttaanncceeRR ooffaaMMOOSS ttrraannssIissttoorr.. NN qquuaassii--ssttaattiicc RRAAMM''ss [[1111)) aacchhiieevvee vveerryy hhiigghh vvaalluueess bbuutt tthheeyy hhaavvee aa vveerryy ppoooorr aaccccuurraaccyy.. TTAABBLLEEII MMoossttoofftthheemmooddeerrnnddeessiiggnn tteecchhnniiqquueessffoorr aannaallooggcciirrccuuiittss SSPPEECCIIFFIICCAAnnOONNSSOONNTTRRAANNSSIISSTTOORRSSFFOORRAANNAALLOOGGAANNDDDDIIGGIITTAALL aarree bbaasseedd oonn rraattiiooss ooff ccaappaacciittaanncceess oorr rreessiissttaanncceess,, aanndd AAppPPLLIICCAATTIIOONNSS.. tthheerreeffoorree oonnllyy rreeqquuiirree ssppeecciiffiiccaattiioonnss oonn mmaattcchhiinngg aanndd lliinn ((AAnnaalloogg RReeqquuiirreess SSppeecciiffiiccaattiioonnss oonn AAddddiittiioonnaall PPaarraammeetteerrss.. aanndd oonn eeaarriittyy ooff ppaassssiivvee ddeevviicceess.. IIff aabbssoolluuttee vvaalluueess aarree nneeeeddeedd aass MMaaxxiimmuummaanndd MMiinniimmuummVVaalluueessooffSSoommeePPaarraammeetteerrss..)) wweellll,,ddaattaaoonnsspprreeaadd,, tteemmppeerraattuurreebbeehhaavviioorr,,aanndd aaggiinngg mmuusstt bbee aavvaaiillaabbllee,, aanndd mmuusstt bbee eennssuurreedd bbyy ppeerriiooddiicc ssttaattiissttiiccaall PPaarraammeetteerr DDllllllllaall AAnnaallool, I--~88-_._-.J---m,in.._._._~m-i-n.-_m.as_. -- mmeeaassuurreemmeennttss.. NNoo ffllooaattiinngg ddiiooddee iiss uussuuaallllyy aavvaaiillaabbllee,, eexxcceepptt tthhee bbaassee VVTT mrnaa•s•. mmiinn..--mmaas••. eemmiitttteerrjjuunnccttiioonnoofftthheebbiippoollaarrttrraannssiissttoorrttoossuubbssttrraattee.. SSoommee IDI mrnaa•s•. mmIinD..--rmnaa•s•. ssppeecciiaall mmiiccrrooppoowweerr pprroocceesssseess ooffffeerr aa llaatteerraall ddiiooddee iinn tthhee 110000 mmaa•s•. mmaa•s•. 88--bbiippoollaarr mmiiDn.. ppoollyyssiilliiccoonn llaayyeerr [[1122]].. mmll..mmaattcchh mmaa•s•. IIIIII nnoollaa.. ((mmaa•••.)) IIIIII.. BBAASSIICCAANNAALLOOGG CCIIRRCCUUIITTTTEECCHHNNIIQQUUEESS ooUUllppuullrreessiisstt.. mmiinn.. AA.. OOppttiimmuumm MMaattcchhiinngg aanndd iiss aapppprrooxxiimmaatteellyy iinnddeeppeennddeenntt ooff ddrraaiinn ccuurrrreenntt.. IItt iiss MMoosstt aannaalloogg cciirrccuuiitt tteecchhnniiqquueess aarree bbaasseedd oonn tthhee mmaattcchh iinnvveerrsseellyy pprrooppoorrttiioonnaall ttoo ggaattee aarreeaa,, aanndd vveerryy sseennssiittiivvee ttoo iinngg pprrooppeerrttiieess ooff ssiimmiillaarr ccoommppoonneennttss.. FFoorr aa ggiivveenn pprroocceessss,, pprroocceessssqquuaalliittyy.. IItt sshhoouulldd tthheerreeffoorreebbeeeelliimmiinnaatteeddbbyycciirrccuuiitt mmaattcchhiinngg ooffccrriittiiccaall ddeevviicceess mmaayy bbee iimmpprroovveedd bbyy eennffoorrcciinngg tteecchhnniiqquueessssuucchhaasscchhooppppiinnggoorraauuttoozzeerrooiinngg[[66]]--[[88]].. tthhee sseett ooff rruulleess tthhaatt aarree ssuummmmaarriizzeedd iinn TTaabbllee IIII.. TThheessee BBootthhfflliicckkeerr nnooiisseeaanndd tthhrreesshhoolldd mmiissmmaattcchhaarreeddrraassttiiccaallllyy rruulleess aarree nnoott ssppeecciiffiicc ttoo CCMMOOSS aanndd aarree aapppplliiccaabbllee ttoo aallll rreedduucceedd wwhheenn tthhee ttrraannssiissttoorr ooppeerraatteess iinn tthhee llaatteerraall bbiippoollaarr kkiinnddss ooff IIee tteecchhnnoollooggiieess.. TThhee rreelleevvaannccyy aanndd tthhee qquuaannttiittaa mmooddee [[44JJ.. TThhiiss iiss bbeeccaauussee tthhee ddeevviiccee iiss tthheenn sshhiieellddeedd ffrroomm ttiivvee iimmppoorrttaannccee ooff eeaacchh ooff tthheessee rruulleess ddeeppeenndd oonn tthhee aallll ssuurrffaacceeeeffffeeccttss.. ppaarrttiiccuullaarr pprroocceessss aanndd oonn tthhee ppaarrttiiccuullaarr ddeevviiccee uunnddeerr ccoonn TThhee rreessppeeccttiivvee qquuaalliittaattiivvee ssppeecciiffiiccaattiioonnss oonn ttrraannssiissttoorrss ssiiddeerraattiioonn.. ffoorr ddiiggiittaall aanndd aannaalloogg aapppplliiccaattiioonnss aarree ssuummmmaarriizzeedd iinn 11)) DDeevviicceess ttoo bbee mmaattcchheedd sshhoouulldd hhaavvee tthhee ssaammee ssttrruucc TTaabbllee II.. AAnn aaddddiittiioonnaall rreeqquuiirreemmeenntt ffoorr aannaalloogg iiss aa hhiigghh ttuurree.. FFoorr iinnssttaannccee,, aajjuunnccttiioonn ccaappaacciittoorrccaannnnoott bbee mmaattcchheedd vvaalluuee ooff oouuttppuutt rreessiissttaannccee wwhhiicchh iiss aapppprrooxxiimmaatteellyy pprrooppoorr wwiitthh aann ooxxiiddeeccaappaacciittoorr..TThhiiss aallssoo mmeeaannss tthhaatt tthheeeerrrroorrdduuee ttiioonnaall ttoo cchhaannnneell lleennggtthh.. DDeessiiggnnsssshhoouulldd bbeemmaaddee iinnddeeppeenn ttoo ppaarraassiittiiccjjuunnccttiioonn ccaappaacciittoorrss ccaannnnoott bbee ccoommppeennssaatteedd bbyy ddeenntt oofftthheeeexxaacctt vvaalluueeoofftthhiissppaarraammeetteerr.. aaddjjuussttiinngg tthhee vvaalluuee ooff ffuunnccttiioonnaall ooxxiiddee ccaappaacciittoorrss.. 22)) TThheeyy sshhoouulldd hhaavvee ssaammee tteemmppeerraattuurree,, wwhhiicchh iiss nnoo pprroobblleemm iiffppoowweerrddiissssiippaatteedd oonn cchhiippiissvveerryy llooww..OOtthheerrwwiissee,, BB.. PPaassssiivveeCCoommppoonneennttss ddeevviicceess ttoo bbee mmaattcchheedd sshhoouulldd bbee llooccaatteedd oonn tthhee ssaammee IInn ddiiggiittaall CCMMOOSS cciirrccuuiittss,, ppaassssiivvee ccoommppoonneennttss,, nnaammeellyy iissootthheerrmm,, wwhhiicchh ccaann bbee oobbttaaiinneedd bbyy aa ssyymmmmeettrriiccaall iimmppllee ccaappaacciittoorrss aanndd rreessiissttoorrss,, aarree oonnllyy pprreesseenntt aass ppaarraassiittiiccss aanndd mmeennttaattiioonn wwiitthh rreessppeecctt ttoo tthhee ddiissssiippaattiivveeddeevviicceess.. sshhoouulldd tthheerreeffoorreebbyy mmiinniimmiizzeedd.. OOnn tthheeccoonnttrraarryy,, ffuunnccttiioonnaall 33)) TThheeyy sshhoouulldd hhaavvee ssaammee sshhaappee aanndd ssaammee ssiizzee.. FFoorr ppaassssiivvee ccoommppoonneennttss oorf rreeaassoonnaabbllee vvaalluueess aanndd aacccceeppttaabbllee eexxaammppllee,, mmaattcchheedd ccaappaacciittoorrss sshhoouulldd hhaavvee ssaammee aassppeecctt qquuaalliittyy aarree rreeqquuiirreedd iinn mmoosstt aannaallooggssuubbcciirrccuuiittss.. rraattiiooss,, aanndd mmaattcchheedd ttrraannssiissttoorrss oorr rreessiissttoorrss sshhoouulldd hhaavvee EExxcceelllleenntt pprreecciissiioonn ccaappaacciittoorrss ccaann bbee iimmpplleemmeenntteedd iinn aa ssaammee wwiiddtthh aanndd ssaammee lleennggtthh,, aanndd nnoott ssiimmppllyy ssaammee aassppeecctt ccoommppaattiibbllee wwaayy bbyy uussiinngg tthhee ssiilliiccoonn ddiiooxxiiddee ddiieelleeccttrriicc,, rraattiiooss.. pprroovviiddeedd bbootthh eelleeccttrrooddeess hhaavvee aa ssuuffffiicciieennttllyylloowwrreessiissttiivviittyy.. 44)) MMiinniimmuumm ddiissttaannccee bbeettwweeeenn mmaattcchheedd ddeevviicceess iiss nneecceess TThhiinn ooxxiiddee ggaattee ccaappaacciittoorrss aarree aavvaaiillaabbllee iinn mmeettaall ggaattee ssaarryy ttoo ttaakkee aaddvvaannttaaggee ooff ssppaattiiaall ccoorrrreellaattiioonn ooff fflluuccttuuaattiinngg tteecchhnnoollooggiieess,, bbuutt tthheeyy ccaannnnoott bbee iimmpplleemmeenntteedd iinn SSii--ggaattee pphhyyssiiccaall ppaarraammeetteerrss.. pprroocceesssseess wwiitthhoouutt aaddddiittiioonnaall sstteeppss.. FFoorr pprroocceesssseess wwiitthh aa 55))CCoommmmoonn--cceennttrrooiiddggeeoommeettrriieesssshhoouullddbbeeuusseedd ttooccaanncceell ssiinnggllee ppoollyyssiilliiccoonn llaayyeerr,, tthhee oonnllyy rreeaassoonnaabbllee cchhooiiccee iiss tthhee ccoonnssttaanntt ggrraaddiieennttss ooff ppaarraammeetteerrss.. GGoooodd pprraaccttiiccaall eexxaammpplleess 55 IIEEEEEEJJOOUURRNNAALLOOFFSSOOLLIIDD--SSTTAATTEECCIIRRCCUUIITTSS,,VVOOLL..sscc--2z0e.,NNoo..33..JJUUNNEE 11998855 ,, TTAABBLLEEIIII ww RRUULLEESSFFOORROOPPTTIIMMUUMMMMAATTCCHHIINNGG rrttdduuuudd 11//''nnoo''SStt II.. SSaammee ssttrruuccttuurree 22.. SSaaiinnee tteemmppeerraattuurrttaa 33.. SSaaIIDDee-- sshhaapptea,. ssaammee ssiizzee ··11..))lliinniinnlluumm ddiissttaannccee 55.. CCoommmmoonn--cceennttrrooiidd lleeoommeettrriieess 66.. SSaammee oorriieennttaalliioonn 77.. SSaammee ssuurrrroouunnddiinnggss 88.. ~~oonn mmiinniimmuumm ssiizzee FFiigg.. 66.. OOppttiimmiizzaattiioonn ooff wwiiddtthh WWaanndd ttaaiill ccuurrrreenntt IIpp ooff iinnppuutt ppaaiirr 11jj-- TTll.. AArrrroowweedd ppaatthhss 11 ttoo44 iinnddiiccaatteeddiissppllaacceemmeennttssIInn ppllaannee((WW..1100)) ,,..----------rr------,,----------..--------,,------,,.... ++ ffoorr mmaaxxiimmuummiimmpprroovveemmeennttooffvvaarriioouussffeeaattuurreessoofftthheeaammpplliiffiieerr.. DDiissppllaacceemmeennttss iinn tthhee ppllaannee ffoorr mmaaxxiimmuumm iimmpprroovveemmeenntt ooff vvaarriioouuss iimmppoorrttaanntt ffeeaattuurreess oofftthheewwhhoolleeaammpplliiffiieerraarree rreepprree sseenntteedd iinn aa qquuaalliittaattiivveewwaayy.. TTrraannssccoonndduuccttaannccee ffoorr aa ggiivveenn ccuurrrreenntt,, ddec ggaaiinn,, aanndd mmaaxxiimmuumm ppoossssiibbllee sswwiinngg aarree aallll iimmpprroovveedd bbyy iinnccrreeaassiinngg WW//// ttoo aapppprrooaacchh wweeaakk iinnvveerrssiioonn,, wwhheerree tthheeyy rreeaacchh tthheeiirr oo mmaaxxiimmuumm vvaalluueess ((ppaatthh 11)).. TThhiiss aallssoo rreedduucceess iinnppuutt ooffffsseett vvoollttaaggee.. TThheewwhhiittee nnooiisseessppeeccttrraall ddeennssiittyy iissiinnvveerrsseellyy pprrooppoorrttiioonnaall FFiigg.. 55.. SSiinnggllee--ssttaaggee ccaassccooddee ooppeerraattiioonnaall ttrraannssccoonndduuccttaannccee aammpplliiffiieerr ((OOTTAA))[[1133]].. ttoo ttrraannssccoonndduuccttaannccee ggmm'' wwhhiicchh iinnccrreeaasseess lliinneeaarrllyy wwiitthh ccuurr rreenntt //00 uupp ttoo tthhee uuppppeerr lliimnliitt ooff wweeaakk iinnvveerrssiioonn.. TToo kkeeeepp aarree tthhee qquuaadd ccoonnffiigguurraattiioonn uusseedd ttoo iimmpplleemmeenntt aa ppaaiirr ooff tthhee aaddvvaannttaaggeess ooff wweeaakk iinnvveerrssiioonn,, aa ffuurrtthheerr iinnccrreeaassee ooff ggmm ttrraannssiissttoorrss,, aanndd ccoommmmoonn--cceennttrrooiidd sseettss ooffccaappaacciittoorrss.. rreeqquuiirreess aa ppaarraalllleell iinnccrreeaassee ooff wwiiddtthh WWaanndd ccuurrrreenntt 11 66)) TThheessaammeeoorriieennttaattiioonnoonn cchhiipp iiss nneecceessssaarryy ttooeelliimmiinnaattee 00 ((ppaatthh 22)),, wwhhiicchh iiss oonnllyy lliimmiitteedd bbyy ssiizzee.. ddiissssyymmmmeettrriieessdduuee ttoo uunniissoottrrooppiiccsstteeppss iinn tthhee pprroocceessss,, oorr ttoo SSppeeeedd ((ppaatthh 33)) iiss pprrooppoorrttiioonnaall ttoo 88mmaass lloonngg aass ppaarraassiittiicc tthhee uunniissoottrrooppyy ooff tthhee ssiilliiccoonn ssuubbssttrraattee iittsseellff.. IInn ppaarrttiiccuu ccaappaacciittaanncceess ooff tthhee ttrraannssiissttoorrss ((pprrooppoorrttiioonnaall ttoo WW)) aarree llaarr,, tthhee ssoouurrccee ttoo ddrraaiinn fflloowwss ooff ccuurrrreenntt iinn mmaattcchheedd ttrraann ccoonnssttaanntt oorr nneegglliiggiibbllee.. AA ffuurrtthheerr iinnccrreeaassee iinn ssppeeeedd rreeqquuiirreess ssiissttoorrss sshhoouulldd bbee ssttrriiccttllyy ppaarraalllleell.. aa pprrooggrreessssiivvee iinnccuurrssiioonn iinnttoo ssttrroonngg iinnvveerrssiioonn,, wwhhiicchh rreessuullttss 77)) DDeevviicceess ttoo bbee mmaattcchheedd sshhoouulldd hhaavvee tthhee ssaammee ssuurr iinn pprrooggrreessssiivvee ddeeggrraaddaattiioonnss ooff ddec ggaaiinn aanndd ooff mmaaxxiimmuumm rroouunnddiinnggss iinn tthhee llaayyoouutt.. TThhiiss ttoo aavvooiidd ffoorr iinnssttaannccee tthhee eenndd ppoossssiibbllee sswwiinngg.. SSppeeeedd iinn ssttrroonngg iinnvveerrssiioonn oonnllyy iinnccrreeaasseess eeffffeecctt iinn aa sseerriieess ooff ccuurrrreenntt ssoouurrcceess iimmpplleemmeenntteedd aass aa lliinnee wwiitthh tthhee ssqquuaarree rroooott ooff ccuurrrreenntt.. ooff ttrraannssiissttoorrss,, oorr tthhee ssttrreeeett eeffffeecctt iinn aa mmaattrriixx ooff ccaappaacciittoorrss.. LLooww ffrreeqquueennccyy 11//// nnooiissee iiss rreedduucceedd bbyy iinnccrreeaassiinnggcchhaann 88)) UUssiinngg nnoonnmmiinniimmuumm ssiizzee iiss aann oobbvviioouuss wwaayy ooff rreedduucc nneell wwiiddtthh ((ppaatthh 44)) aanndd bbyy cchhoooossiinngg tthhee bbeetttteerr ttyyppee ooff iinngg tthhee eeffffeecctt ooff eeddggee fflluuccttuuaattiioonnss,, aanndd ttoo iimmpprroovvee ssppaattiiaall ttrraannssiissttoorr,, wwhhiicchh iiss uussuuaallllyy aa pp--cchhaannnneell.. aavveerraaggiinngg ooff fflluuccttuuaattiinngg ppaarraammeetteerrss.. IIffiinnppuutt ccuurrrreenntt ccaann bbee ttoolleerraatteedd,, vveerryylloowwIIII//nnooiissee aanndd MMaattcchhiinnggccaann bbeeeexxtteennddeedd ttoo tthhee rreeaalliizzaattiioonnooffnnoonn--uunniittyy vveerryy hhiigghh ssppeeeedd ccaann bbee aacchhiieevveedd bbyy uussiinngg ttrraannssiissttoorrss ooppeerr nnllmm rraattiiooss bbyy sseeppaarraatteellyy ggrroouuppiinngg mm aanndd nn mmaattcchheedd aatteedd aass llaatteerraall bbiippoollaarrss ((44)),, ((1144)).. ddeevviicceess.. AA sslliigghhtt aalltteerraattiioonn ooff oonnee oorr mmaannyy ddeevviicceess iiss TThhee mmaaxxiimmuumm ddiiffffeerreennttiiaall ccuurrrreenntt aavvaaiillaabbllee ffrroomm tthhee nneecceessssaarryy wwhheenn iinntteerrmmeeddiiaattee rraattiiooss aarree rreeqquuiirreedd.. ppaaiirr iiss eeqquuaall ttoo ttaaiill ccuurrrreenntt//00''.. wwhhiicchh ppuuttss aa ffuunnddaammeennttaall lliimmiitt ttoo sslleeww rraattee.. TThhiiss pprroobblleemm ccaann bbee cciirrccuummvveenntteedd bbyy BB.. AAmmpplliiffiieerrss mmoommeennttaarriillyy iinnccrreeaassiinngg ccuurrrreenntt //00 bbyy aa ffiixxeedd aammoouunntt eeaacchh ttiimmee aann iinnppuutt sstteepp iiss aannttiicciippaatteedd,, wwhhiicchh yyiieellddss aa ddyynnaammiicc TThhee bbaassiicc ccoonnffiigguurraattiioonnss aanndd ttrraaddeeooffffss rreellaatteedd ttoo.. tthhee aammpplliiffiieerr [[1155)).. IItt ccaann aallssoo bbee iinnccrreeaasseedd bbyy aann aammoouunntt rreeaalliizzaattiioonn ooff aammpplliiffiieerrss ccaann bbee ddiissccuusssseedd wwiitthh tthhee eexxaammppllee pprrooppoorrttiioonnaall ttoo tthhee ddiiffffeerreennccee ooff ddrraaiinn ccuurrrreennttss ttoo rreeaalliizzee ooffaa ssiinnggllee--ssttaaggeeccaassccooddeeOOTTAA rreepprreesseenntteedd iinn FFiigg.. 55[[1133]].. aann aaddaappttiivvee bbiiaass [[1166]],, [[1177]],, wwhhiicchh pprroovviiddeess ooppeerraattiioonn iinn OOiiffffeerreennttiiaall ppaaiirr TT11-- TT)) ccoonnvveerrttss tthhee ddiiffffeerreennttiiaall iinnppuutt ccllaassss AABB.. vvoollttaaggee iinnttoo aa ddiiffffeeeerreennccee ooff ccuurrrreennttss wwhhiicchh iiss iinntteeggrraatteedd iinn CCoommpplleemmeennttaarryy ppaaiirrss TT11-- TT22 aanndd TT)) -- TT44 ccaann bbee vviieewweedd llooaadd ccaappaacciittaannccee LL•• TThheessee ttrraannssiissttoorrss ccaann hhaavvee mmiinniimmuumm aass ccoommmmoonn eemmiitttteerraammpplliiffiieerrss,, eeaacchh ooff wwhhiicchhaammpplliiffiieess hhaallff cchhaannnneell lleennggtthh ssiinnccee tthheeyy aarree llooaaddeedd bbyy tthhee hhiigghh iinnppuutt ooff tthhee ttoottaall ddiiffffeerreennttiiaall iinnppuutt vvoollttaaggee.. GGaaiinn ggmmll..))//ggmm22..44 ccoonndduuccttaanncceeooffccuurrrreenntt mmiirrrroorrss.. RReemmaaiinniinnggddeessiiggnn ppaarraammee mmuusstt bbee hhiigghh eennoouugghh,, ooff tthhee oorrddeerr ooff33 ttoo 1100,,ttoo hhaavvee nnooiissee tteerrss aarree tthheenn cchhaannnneell wwiiddtthh WWaanndd vvaalluuee ooff ttaaiill ccuurrrreenntt //00'' aanndd ooffffsseett vvoollttaaggee lliimmiitteedd ttoo tthhee oonnllyy ccoonnttrriibbuuttiioonn ooff tthhee OOppttiimmiizzaattiioonnooff tthhiiss iinnppuutt ppaaiirr tthheerreeffoorreeaammoouunnttss ttoocchhooooss ddiiffffeerreennttiiaall iinnppuutt ppaaiirr.. TThhiiss rreeqquuiirreess ooppeerraattiioonn ooff ttrraann iinngg tthhee bbeesstt ppoossssiibbllee ppooiinntt iinn tthhee ((WW,, //00)) ppllaannee,, wwiitthh ssiissttoorrss TT aanndd TT ddeeeepp eennoouugghh iinnttoo ssttrroonngg iinnvveerrssiioonn.. TToooo 22 44 rreessppeecctt ttoo ccoonnfflliiccttiinngg rreeqquuiirreemmeennttss.. TThhiiss ppllaannee iiss rreepprree mmuucchh ggaaiinn rreedduucceess tthhee ssttaabbiilliittyy pphhaassee mmaarrggiinn.. sseenntteedd iinn FFiigg.. 66,, wwiitthh tthhee lliimmiitt bbeettwweeeenn wweeaakk aanndd ssttrroonngg AAss wwaass iilllluussttrraatteedd bbyy FFiigg.. 33,, tthhee mmiissmmaattcchh ooff ccuurrrreenntt iinnvveerrssiioonn wwhhiicchh ccoorrrreessppoonnddss ttoo aa ggiivveenn vvaalluuee ooff WWII11oo'' mmiirrrroorrss iiss mmaaxxiimmuumm iinn wweeaakk iinnvveerrssiioonn.. IItt ccaann bbee sshhoowwnn 66 vvrlrnroozz:: DDEESSIIGGNNOOffCCIIRRCCUUIITTSSOONNCCMMOOSSCCHHIIPPSS ..----..::~~..''"" 1100 ww,,aakk iinnvv,,rrSSlloonn vv,, vv,, .... oo ~~......::-- ....VV..oo nn--cchhaaMM"" pp--cchhaannnn..'' VVOOssoott..mmiinn OONN--ccoonndduuccttaannccee 99 FFiigg.. 77.. OOppttiimmiizzaattiioonnooff WW// LLooffccuurrrreennttmmiirrrroorrss.. -- VV''>>VV''UUtttt tthhaatt tthhiiss iiss ttrruuee aass wweellll ffoorr bbootthh wwhhiittee aanndd IIIIII nnooiissee [[1188]].. ..••••--vv..<<VV''uuee'' HHoowweevveerr,, aaccccoorrddiinngg ttoo rreellaattiioonnss((11))aanndd ((22)),,wweeaakkiinnvveerrssiioonn ............~~.."".............. gg"" pprroovviiddeess tthhee mmiinniimmuumm ppoossssiibbllee vvaalluuee ooff ddrraaiinn ssaattuurraattiioonn <....,........ vvoollttaaggeeoofftthheeoorrddeerrooff110000mmVV..TThheerreeffoorree,, tthheeooppttiimmiizzaattiioonn oo ~~ggaapp ooTTffaa••TTWWss--IILLTT77ooaaffmmccoouuuurrnnrreettssnnttttoommaaiinnrrrrooaarrccsscceeTTppiittllaabb--lleeTTiicclloo--mmTTppIIrrSSoo''mmTTii22ss--ee bbTTee66tt,,wwTT44eeee nn nnFF--iiggcc.hh.aa88nn..nneellRRaaeennaaddlliizzppaa--ttcciioohhnnaannoonnffeellaannttrraaaannnnssaaiillssoottggoorrsssswwddiieettccpphhee..nnOOddnnoo--ccnnooInnnlddoouuaaccttaattlt~~JinnooccnneevvssooBBllttiitaatggaaeennddVVFF88••pp oorr ssmmaallll mmiissmmaattcchh aanndd llooww nnooiissee ((VVGG-- VVTTOO llaarrggee)),, aanndd ssmmaallll ssaattuurraattiioonn vvoollttaaggee ((VVGG-- VVTTOO ssmmaallll)) ttoo ppeerrmmiitt llaarrggee--ssiiggnnaall sswwiinngg((FFiigg.. 77)).. TThhee oovveerraallll ttrraannssccoonndduuccttaannccee ooff tthhee aammpplliiffiieerr ccaann bbee mmuullttiipplliieedd bbyy rraattiioo AA ooffmmiirrrroorr TT44-- TTs8', aatt tthheeeexxppeennssee ooffaa rreedduuccttiioonn iinn pphhaassee mmaarrggiinn.. SSoommee ooff tthhee mmiirrrroorrss ccaann bbee aavvooiiddeedd bbyy uussiinngg tthhee ffoollddeedd ccaassccooddeesscchheemmee[[2200]].. FFiigg.. 99.. EElleemmeennttaarryyssaammppllee--aanndd--hhoolldd.. CCaassccooddee ttrraannssiissttoorrss TT99 aanndd TTIIOOddeeccrreeaassee tthhee oouuttppuutt ccoonn wwiitthh ggaattee ccoonnnneecctteedd ttoo zzeerroo.. IIff ttoottaall ssuuppppllyy vvoollttaaggee VVBB iiss dduuccttaannccee bbyy aa ffaaccttoorr eeqquuaall ttoo ggnnuu//ggoo.. TThhiiss iiss oobbttaaiinneedd wwiitthhoouutt aannyy nnooiissee ppeennaallttyy,, aanndd wwiitthh oonnllyy aa vveerryy ssmmaallll llaarrggeerr tthhaann aa ccrriittiiccaall vvaalluuee VVSSccrriitt'' tthhee ccoonndduuccttaannccee ooff ~~hhee sswwiittcchh ccaann bbee eennssuurreedd iinnddeeppeennddeennttllyy ooff VV bbyy ccoonnnneeccttiinngg rreedduuccttiioonn ooff pphhaassee mmaarrggiinn.. TThhee rreessuullttiinngg ddcc ggaaiinn iiss tthhuuss FF bbootthh ttyyppeess ooff ttrraannssiissttoorrss iinn ppaarraalllleell.. BBeellooww tthhiiss ccrriittiiccaall hhiigghheerr tthhaann tthhaatt ooffaa ttwwoo--ssttaaggee nnoonnccaassccooddeeaammpplliiffiieerrwwhhiicchh vvaalluuee,, aa ggaapp ooffccoonndduuccttiioonn aappppeeaarrss aatt iinntteerrmmeeddiiaatteelleevveellssooff rreeqquuiirreess iinntteerrnnaall ccoommppeennssaattiioo~~.. GGaaiinn mmaayy bbee ffuurr~~hh~~rr bboooosstteedd bbyy uussiinngg ddoouubbllee oorr ttnnppllee ccaassccooddee [[1199]],, uunnttiill IItt VVFF•• BBeeccaauussee ooffssuubbssttrraatteeeeffffeeccttss,, tthhiiss ccrriittiiccaall ssuuppppllyy vvoollttaaggee mmaayy wwiiddeellyy eexxcceeeedd tthhee ssuumm VVrroopp++VVrrOOnn ooff pp aanndd nn bbeeccoommeess lliimmiitteedd bbyy tthhee ddiirreecctt ccoonndduuccttaannccee ttoo ggrroouunndd dduuee tthhrreesshhoollddss ffoorr zzeerroo ssoouurrccee vvoollttaaggeess.. FFoorr eexxaammppllee,, VV == ttoo iimmppaacctt iioonniizzaattiioonn iinn tthhee ddrraaiinn ddeepplleettiioonn llaayyeerrss.. TTOOpp 00..66 VV aanndd VV == 00..77 VV mmaayy ccoorrrreessppoonndd ttoo VV == 22..33 VV TThhee rreedduuccttiioonn ooff mmaaxxiimmuumm oouuttppuutt sswwiinngg dduuee ttoo tthhee TTOOnn BBccrriitt [[1188]],, [[2233]].. TThhiiss vveerryy sseevveerree lliimmiittaattiioonn ttoo llooww--vvoollttaaggee ooppee..rr ccaassccooddee ttrraannssiissttoorrss ccaann bbee mmiinniimmiizzeedd bbyy ccaarreeffuull ddeessiiggnn ooff aattiioonn ooff aannaalloogg cciirrccuuiittss mmaayy bbee cciirrccuummvveenntteedd bbyy oonn--cchhiipp tthhee bbiiaass cciirrccuuiittrryy TT1122-- TT1144-- TTIISS-- TTII77 [[1133]],, [[2200]].. DDrraaiinn cclloocckkvvoollttaaggeemmuullttiipplliiccaattiioonn[[88]],,[[2244]].. vvoollttaaggeessooff ttrraannssiissttoorrssTT77 aanndd TTssccaann bbee mmaaddeeeeqquuaallttootthheeiirr LLeeaakkaaggee iinn tthhee ooffff ssttaattee iiss dduuee ttoo rreessiidduuaall cchhaannnneell lliimmiitt vvaalluuee VVOOssaatt ffoorr ssaattuurraattiioonn,, iinnddeeppeennddeennttllyy ooff bbiiaass ccuurrrreenntt aanndd ttoo rreevveerrssee ccuurrrreennttss ooffjjuunnccttiioonnss.. CCaarree mmuusstt bbee ccuurrrreenntt.. MMaaxxiimmuumm oouuttppuutt sswwiinngg iiss tthheenn oonnllyy rreedduucceedd bbyy ttaakkeenn nnoott ttoo bboooottssttrraapp tthhee sswwiittcchh ppootteennttiiaall bbeeyyoonndd tthhaatt ooff 44VV wwiitthh rreessppeecctt ttoo ttoottaall ssuuppppllyy vvoollttaaggee,, wwhhiicchh oonnllyy OOuutt .. •• tthhee ppoowweerr ssuuppppllyy lliinneess,, wwhhiicchh wwoouulldd ffoorrwwaarrdd bbiiaass tthheessee aammoouunnttss ttoo aabboouutt 440000 mmVV iinn wweeaakk ImnvveerrSsiioonn.. jjuunnccttiioonnss[[2255]].. .. .. TThhee cciirrccuuiitt ccaann bbee mmooddiiffiieedd ttoo pprroovviiddee ddiiffffeerreennttiiaall oouutt TThhee ccoommbbiinnaattiioonn ooff aa sswwiittcchh aanndd aa ccaappaacciittoorr pprroovviiddeess aa ppuutt [[2200]].. TThhiiss ddoouubblleess tthhee mmaaxxiimmuumm oouuttppuutt sswwiinngg,, bbuutt bbaassiicc ssaammppllee--aanndd--hhoolldd sshhoowwnn iinn FFiigg.. 99.. VVoollttaaggee VVcc aa..ccrroossss rreeqquuiirreess aa ccoommmmoonn mmooddee ffeeeeddbbaacckk sscchheemmee.. ccaappaacciittoorr CC kkeeeeppss aa ccoonnssttaanntt vvaalluuee eeqquuaall ttoo tthhaatt ooff IInnppuutt AAllll aammpplliiffiieerrss bbaasseedd oonn aa ddiiffffeerreennttiiaall iinnppuutt ppaaiirr ssuuffffeerr vvoollttaaggee ~~ aatt tthhee llaasstt ssaammpplliinngg iinnssttaanntt.".,TThhee vvaalluuee tthhee ??ff nnooiissee aanndd ssppeeeedd ppeennaallttiieess wwiitthh rreessppeecctt ttoo aa ssiimmppllee CCMMOOSS nnooiissee vvoollttaaggee aatt tthhee ssaammpplliinngg iinnssttaanntt IISS aallssoo ffrroozzeenn IInn iinnvveerrtteerr uusseedd aass aann aammpplliiffiieerr wwiitthh aann aaddeeqquuaattee bbiiaassiinngg ccaappaacciittoorr CC;; tthheerreeffoorree,, tthhee ttoottaall nnooiissee ppoowweerr iiss ccoonn sscchheemmee [[2211]].. TThhiiss kkiinndd ooff aammpplliiffiieerr iiss ffuurrtthheerrmmoorree ff~~eeee cceennttrraatteedd bbeellooww tthhee cclloocckk ffrreeqquueennccyy.. VVoollttaaggee VV aaccrroossss tthhee ffrroomm aannyysslleewwrraatteelliimmiittaattiioonn.. IIttrreepprreesseennttssaa vveerryyaattttrraaccttiivvee JJ sswwiittcchh iiss rreeaaddjjuusstteedd ttoo zzeerroo eeaacchh ttiimmee tthhee sswwiittcchh iiss cclloosseedd,, ssoolluuttiioonn ffoorr vveerryy llooww ppoowweerr [[77JJ oorr vveerryy hhiigghh ssppeeeedd [[2222]] wwhhiicchh ccoorrrreessppoonnddss ttoo tthhee ttrraannssffeerr ffuunnccttiioonn ffoorr tthhee ffuunnddaa aapppplliiccaattiioonnss,, iinn ssppiittee ooffiittss ppoooorr iinnttrriinnssiicc PPSSRRRR.. mmeennttaall ssiiggnnaall ((ccoommppoonneenntt ooff oouuttppuutt ssiiggnnaall VV aatt tthhee JJ ffrreeqquueennccyy ooff iinnppuutt ssiiggnnaall ~~)) sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1100[[2266]].. AAtt llooww cc.. SSwwiittcchh aannddSSaammppllee--aanndd--HHoolldd ffrreeqquueennccyy,, tthhiiss aauuttoozzeerrooiinnggbbyy mmeeaannssooffaa ssaammppllee--aanndd--hhoolldd aammoouunnttss ttoo aa ddiiffffeerreennttiiaattiioonn,, wwiitthh aa ttiimmeeccoonnssttaanntt eeqquuaall ttoo TThhee rreeaalliizzaattiioonn ooff tthhee aannaalloogg sswwiittcchh,, wwhhiicchh iiss aa vveerryy hhaallff tthheevvaalluueeooffhhoolldd dduurraattiioonn TTiill.. IItt mmaayybbeeuusseedd ttooccaanncceell iimmppoorrttaanntt ccoommppoonneenntt ooff CCMMOOSS ~~nnaalloo~~ ccii~~ccuuiittss,, iiss iill ooffffsseett aanndd ttoo rreedduuccee llooww--ffrreeqquueennccyy nnooiissee ccoommppoonneennttss ggeenn lluussttrraatteeddiinn FFiigg.. 88.. AA nn--cchhaannnneell ttrraannssiissttoorrIISSssWwiittcchheeddoonn bbyy eerraatteeddiinn aa cciirrccuuiitt[[66]],,[[2277]].. ccoonnnneeccttiinngg iittss ggaattee ttoo tthhee ppoossiittiivveeppoowweerr lliinnee VVBB.. HHoowweevveerr,, AAnnootthheerrssoouurrcceeooffssaammpplliinnggeerrrroorriissccaauusseedd bbyy tthheecchhaarrggee iittss oonn--ccoonndduuccttaannccee 88"" ccoommeess ttoo zzeerroo iiff ppootteennttiiaall VV aatt wwhhiicchhiiss rreelleeaasseedd ffrroomm tthheecchhaannnneell iinnttoohhoollddiinnggccaappaacciittoorrCC FF wwhhiicchh tthheeddeevviicceeffllooaattssiiss ttoooohhiigghh..TThheessaammeeiiss ttrruueeiiff VV iiss wwhheenn tthhee ttrraannssiissttoorr ooff tthhee sswwiittcchh iiss bblloocckkeedd [[2288]].. TThhiiss FF ttoooo llooww ffoorr oonn--ccoonndduuccttaannccee ggpp ooff tthhee pp--cchhaannnneell ttrraannssiissttoorr pprroobblleemm hhaass bbeeeenn aannaallyyzzeedd iinn tthhee ggeenneerraall ccaassee sshhoowwnn iinn 77 IIEEEEEEJJOOUURRNNAALLOOFFSSOOLLIIDD··SSTTAATTEECCIIRRCCUUIITTSS,,VVOOLL..sscc--2zo0,,NNoo..33,,JJUUNNEE11998855 QQuuttOOllttrrOO ((aa)) ((bb)) FFiigg.. 1133.. SSttrraayyiinnsseennssiittiivveeSSCCiinntteeggrraattoorrss.. 11 ZZ eennssuurreess eeqquuiippaarrttiittiioonn ooff tthhee ttoottaall cchhaarrggee.. CChhaarrggee qq iiss tthheenn FFiigg.. 1100.. DDiiffffeerreennttiiaattiinnggpprrooppeerrttyyooffaauuttoozzeerrooiinnggoobbttaaiinneeddbbyyssaammppllee aanndd--hhoolldd.. ccoommppeennssaatteedd bbyy aa ssiinnggllee dduummmmyy sswwiittcchh.. WWhheenn ccoommpplleemmeennttaarryy ttrraannssiissttoorrss aarree uusseedd ttoo iimmpplleemmeenntt tthhee sswwiittcchh,, tthheeyy ppaarrttiiaallllyy ccoommppeennssaattee eeaacchh ootthheerr,, aalltthhoouugghh VVGG~~ll········~~~~;;;;~~~~ffttpp~~::~~BB..aa mmaattcchhiinnggiissvveerryyppoooorr..TThheeeeffffeeccttooffcchhaarrggeeiinnjjeeccttiioonnccaann bbee 11~~IVtIV t ddrraassttiiccaallllyy rreedduucceedd bbyy aapppprroopprriiaattee cciirrccuuiitt tteecchhnniiqquueess ssuucchh VVII~~VV(( aass ddiiffffeerreennttiiaall iimmpplleemmeennttaattiioonn [[2255]],, aanndd aaccttiivvee ccoommppeennssaa ttiioonn bbyy aa llooww sseennssiittiivviittyy aauuxxiilliiaarryy iinnppuutt [[2266]],,[[3300]].. FFiigg.. 1111.. EEqquuiivvaalleenntt cciirrccuuiitt ooff aa pprraaccttiiccaall ssaammppllee--aanndd--hhoolldd.. FFiinniittee ffaallll ttiimmee ooff ggaattee vvoollttaaggee VV aalllloowwss rreeddiissttrriibbuuttiioonn ooff cchhaarrggee tthhrroouugghh tthhee DD.. SSwwiittcchheedd CCaappaacciittoorr IInntteeggrraattoorrss GG ttrraannssiissttoorr.. SSwwiittcchheedd ccaappaacciittoorriinntteeggrraattoorrss aarree tthhee bbuuiillddiinnggbblloocckkss ooff cCi,IIee aallll kkiinnddss ooff cciirrccuuiittss,, iinn ppaarrttiiccuullaarr SSCC ffiilltteerrss.. TTwwoo ddiiffffeerreenntt ----------....0011 iimmpplleemmeennttaattiioonnss tthhaatt aarree iinnsseennssiittiivvee ttoo ppaarraassiittiicc ccaappaaccii ..11 ..33 ttaanncceess ttoo ggrroouunndd aarree sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1133.. BBootthh pprroovviiddee aa ddiiffffeerreennttiiaall iinnppuutt aanndd aa ttiimmee ccoonnssttaanntt ll//aaffcc'' wwhhiicchh oonnllyy ddeeppeennddss oonn cclloocckk ffrreeqquueennccyy IIee aanndd rraattiioo ooff ccaappaacciittoorrss aa.. 33 1100 VVeerrssiioonn bb iinncclluuddeess aauuttoozzeerrooiinngg,, wwhhiicchh rreedduucceess llooww CCDD oo..0011 ..11 11 1100 ffrreeqquueennccyy nnooiisseeaanndd ccoommppeennssaatteessooffffsseett.. IIttccaann tthheerreeffoorreebbee 88==CCVV88--VVTTtt..JJSS//CCaa..CC..'' -- rreeaalliizzeedd wwiitthh aa nnoonnddiiffffeerreennttiiaall aammpplliiffiieerr ssuucchh aass aa CCMMOOSS 9911°° FFiigg.. 1122.. CCaallccuullaatteeddffrraaccttiioonn qqooffttoottaallcchhaarrggee lleeffttiinnhhoollddiinnggccaappaaccii · iinnvveerrtteerr[[77JJ.. ttoorrCCaafftteerrsswwiittcchh-·ooffff((2233..11 OOuuttppuutt rreesseettttiinngg ccaann bbee oobbttaaiinneedd bbyy aaddddiittiioonnaall sswwiittcchh SSrr''aanndd mmaannyyddiiffffeerreennttiiaallssiiggnnaallssccaannbbeesseeppaarraatteellyywweeiigghhtteedd FFiigg.. 1111 wwhheerree tthhee ssoouurrccee ooff tthhee ssiiggnnaall iiss aassssuummeedd ttoo hhaavvee aanndd ssuummmmeedd bbyy rreeppeeaattiinngg tthhee iinnppuutt cciirrccuuiittrryy,, aass sshhoowwnn iinn aann iinntteerrnnaall ccaappaacciittaannccee CC;; [[2233]],,[[2266]].. FFiinniittee ffaallll ttiimmee ooff VVaa ddootttteedd lliinneess.. TThheessee iinntteeggrraattoorrss mmaayy bbee ddaammppeedd aatt wwiillll bbyy ((ssllooppee -- aa)) ffrroomm iinniittiiaall vvaalluuee VVBB ttoo eeffffeeccttiivvee tthhrreesshhoolldd ccoonnnneeccttiinnggoonnee ooff tthheessee aaddddiittiioonnaall iinnppuuttss ttoo oouuttppuutt.. vvoollttaaggee VVrr,,..aalllloowwssaa rreeddiiSsttrriibbuuttiioonn tthhrroouugghh tthhee ttrraannssiissttoorrooff TThheeyy ccaann bbee ttrraannssffoorrmmeedd iinnttoo aammpplliiffiieerrss wwiitthh ccoonnttrroolllleedd ttoottaall cchhaarrggee qqttoott====CCllaattee((VVBB-- VVrr,,..)) bbeettwweeeenn CC aanndd CCii•• TThhee ggaaiinn,, eeiitthheerr bbyy rreesseettttiinngg tthhee oouuttppuutt aatt eevveerryycclloocckk ccyyccllee,, oorr rreessuulltt oobbttaaiinneedd bbyy nnuummeerriiccaall iinntteeggrraattiioonn ooff aa nnoorrmmaalliizzeedd bbyy ddeelleettiinnggiinntteeggrraattiinnggccaappaacciittoorrCC iinn aa ddaammppeedd ccoonnffiigguurraa nnoonnlliinneeaarr eeqquuaattiioonn ddeessccrriibbiinngg tthhiiss pprroocceessss,, ffoorr ttiimmee ccoonn ttiioonn.. ssttaanntt RR;;CC;; mmuucchh llaarrggeerr tthhaann tthhee sswwiittcchhiinngg ttiimmee,, iiss rreepprree sseenntteedd iinn FFiigg.. 1122.. TThhiiss ffiigguurree sshhoowwss tthhee ffrraaccttiioonn qq ooff ttoottaall EE.. CCoommppaarraattoorrss cchhaannnneell cchhaarrggee qqttoott wwhhiicchh ggooeess iinnttoo hhoollddiinngg ccaappaacciittoorr CC ffoorr vvaarriioouussvvaalluueessooffrraattiioo CCii//CC.. TThhiiss ffrraaccttiioonn iissaa ffuunnccttiioonn CCoommppaarraattoorrss mmuusstt uussuuaallllyy aacchhiieevvee aa vveerryy llooww vvaalluuee ooff ooff aann iinntteerrmmeeddiiaattee ppaarraammeetteerr BB wwhhiicchh ccoommbbiinneess cclloocckk iinnppuutt ooffffsseett vvoollttaaggee.. AAnn eexxcceelllleenntt ssoolluuttiioonn iiss oobbttaaiinneedd bbyy aammpplliittuuddee,, cclloocckk ssllooppee,, ffJJ ooff ttrraannssiissttoorr,, aanndd vvaalluuee ooff hhoolldd rreemmoovviinngg iinntteeggrraattiinnggccaappaacciittoorr CC iinn tthhee bbaassiicc iinntteeggrraattoorr ooff iinngg ccaappaacciittoorr CC.. TThheesseeccuurrvveess ssuuggggeesstt vvaarriioouussssttrraatteeggiieessffoorr FFiigg.. 1133bb[[3311]]..AAnnyyddiiffffeerreennccee ~~++ -- ~~__ wwiillllccaauusseeaann oouuttppuutt mmiinniimmiizziinnggppaarraassiittiicccchhaarrggee qq.. ccuurrrreenntt ttoocchhaarrggee((oorrddiisscchhaarrggee)) tthheeppaarraassiittiiccoouuttppuuttccaappaaccii AA ffiirrsstt ppoossssiibbiilliittyyiiss ttoo cchhoooossee CC// vveerryyllaarrggeeaanndd BB mmuucchh ttaannccee.. TThhee ccoommppaarraattoorr tthhuuss bbeehhaavveess aass aann iinntteeggrraattoorr ooff llaarrggeerr tthhaann 11.. AAllll cchhaarrggeess rreelleeaasseedd iinnttoo CC fflloowwbbaacckkiinnttoo CC, iinnppuutt eerrrroorr vvoollttaaggee,, aanndd sseennssiittiivviittyy iiss pprrooppoorrttiioonnaall ttoo tthhee i dduurriinngg tthheeddeeccaayyooffggaatteevvoollttaaggee,, aanndd qq tteennddss ttoozzeerroo((ssoommee ttiimmee aallootttteedd ffoorr ccoommppaarriissoonn.. IItt iiss uullttiimmaatteellyy lliimmiitteedd bbyy tthhee eeaassiillyy ccaallccuullaabbllee aaddddiittiioonnaall cchhaarrggee iiss dduuee ttoo tthhee ccoouupplliinngg ffiinniittee ddcc ggaaiinn ooff tthhee aammpplliiffiieerr.. TThhee ssppeeeedd--sseennssiittiivviittyy rraattiioo tthhrroouugghh oovveerrllaapp ccaappaacciittoorrss aafftteerr sswwiittcchhiinngg ooffff)).. TThhee ddrraaww mmaayy bbee iinnccrreeaasseedd bbyy aacchhiieevviinngg nntthh oorrddeerr iinntteeggrraattiioonn aalloonngg bbaacckk iiss tthhee lloonngg ppeerriioodd ooff ttiimmee nneeeeddeedd ffoorr sswwiittcchhiinnggooffff.. aa ccaassccaaddeeooff nn ssttaaggeess[[2266]],,aasssshhoowwnn iinn FFiigg.. 1144.. AA sseeccoonndd ssoolluuttiioonn iiss ttoo eeqquuiilliibbrraattee tthhee vvaalluueess ooff bbootthh TThhee eeffffeeccttss ooff cchhaarrggee iinnjjeeccttiioonn aanndd sswwiittcchhiinngg nnooiissee mmaayy ccaappaacciittoorrss [[2299]].. BByy ssyymmmmeettrryy,, hhaallff ooff tthhee cchhaannnneell cchhaarrggee bbee vviirrttuuaallllyy ccaanncceelllleedd bbyy sseeqquueennttiiaallllyy ooppeenniinngg sswwiittcchheess SS,l fflloowwss iinn eeaacchh ccaappaacciittoorr,, aanndd ccaann bbee ccoommppeennssaatteedd bbyy hhaallff ttoo SSn; bbeeffoorree ttoogggglliinngg sswwiittcchh SSoo:: WWhheenn SSll iiss ooppeenneedd ffiirrsstt,, ssiizzeedd dduummmmyy sswwiittcchheess tthhaatt aarree sswwiittcchheedd oonn wwhheenn tthhee mmaaiinn cchhaarrggee iinnjjeeccttiioonn aanndd ssaammpplleedd nnooiissee ccaauussee aann eerrrroorr vvoollttaaggee sswwiittcchh iiss bblloocckkeedd [[2288]].. aaccrroossss CCll.. SSiinnccee sswwiittcchh SS22 iiss ssttiillll cclloosseedd,, aa ccoommppeennssaattiioonn TThheenneeeeddffoorreeqquuaallvvaalluueessooffccaappaacciittoorrssmmaayybbeeeelliimmiinnaatteedd vvoollttaaggee aappppeeaarrss aaccrroossss CC aafftteerr eeqquuiilliibbrraattiioonn.. TThhee ssaammee iiss 22 bbyy cchhoooossiinngg aa vvaalluuee ooff BB mmuucchh ssmmaalllleerr tthhaann 11 wwhhiicchh aallssoo ttrruuee wwhheenn SS22 ttoo SSnn--ll aarree tthheenn ooppeenneedd sseeqquueennttiiaallllyy.. TThhee 88 VVllTTTTOOZZ:: DDEESSIIGGNNOOffCCIIRR..CCUUIITTSSOONNCCMMOOSSCCHHIIPPSS ;;~~((~~SS,,cc~~SS ((~~SS"" rr'' ::AA,, ..;;AA'.••••~~ ::AA VVoouutt ..11rr00::''2211 TT11==AA··TT22 rr,, rr vv........vv66aapp··nnUUrrllnnIIAAII VVrr"tf FFiigg.. 1144.. MMuullttiissttaaggeeccoommppaarraattoorr.. rr II''·· ''\\ nnoorrmmaallnn··SSii--ggaattt, iinnvvt,rrttt,ddpp.. 5S1I--ggoatt,, FFiigg.. 1177.. EExxttrraaccttiioonnooffbbaannddggaappvvoollttaaggee ~~aapp bbyyMMOOSSttrraannssiissttoorrss((3366)).. [[vv)) VGO~--==':'----~ -0.77.V/. 1.0 "'il~~.::..., Bandgap --- --::~'.:,::::.~:,-,:-:,":;JZ::~----- ~ t In!u O.S " ...~~Cl ......, JC1 FFiigg.. 1188.. PPrriinncciipplleeooffSSCC--wweeiigghhtteeddbbaannddggaapprreeffeerreennccee.. ''''Jr. IV .PTATJ ' ssuubbssttrraattee bbiippoollaarrss llaatteerraall bbiippootlaarrss O~-----t..---====;:===t=~====-. ,,......--------..------....++ oo 110000 220000 OO--CC 110000 TTII--KKJJ FFiigg.. IISS.. BBuuiilltt--iinn""vvoollttaaggeessaavvaaiillaabblleeiinnssiilliiccoonn.. UU vVr"t,' ((aa)) ((bb)) FFiigg.. 1199.. PPrriinncciipplleeooffRR--wweeiigghhtteeddbbaannddggaapprreeffeerreennccee.. ......----__..aa......&&..RR..--Oo QQ__--__~~____~~II,, nnttee--cccchhhhnnaaoonnllonnogeegilleie&bbsuu.,ttTTwwhhiieettiihhrraatthhpprr++ee--ssddhhooooppllddeeddvvggooaallttttaaeegg,,eeaassssttiihhsseepprrooeessffoossiirrbbeelleeddiiiinffnffeessrroommbbyyee FFiigg.. 1166.. EExxttrraaccttiioonn ooff UUrr-- kkTT//qq wwiitthh MMOOSS ttrraannssiissttoorrss TT..--11ii ooppeerr aapppprrooxxiimmaatteellyy VV wwhhiicchh aappppeeaarrss aatt tthhee oouuttppuutt ooff tthhiiss aatteeddiinnwweeaakkiinnvveerrssiioonn.. aaaapp ssiimmppllee aammpplliiffiieerr ccoonnnneecctteedd iinn uunniittyy ggaaiinn ccoonnffiigguurraattiioonn.. AAfftteerr ccoommppeennssaattiioonn bbyy aa ssmmaallll PPTTAATT vvoollttaaggee oobbttaaiinneedd bbyy oonnllyy rreessiidduuaall eerrrroorraatt tthheeiinnppuutt iiss tthhuuss tthhaattdduuee ttoosswwiittcchh SSn; ooppeerraattiinngg TT}} aanndd TT iinn wweeaakk iinnvveerrssiioonn aatt ddiiffffeerreenntt ccuurrrreenntt ddiivviiddeedd bbyy tthhee ggaaiinn ooff tthhee nn-- 11 ffiirrsstt ssttaaggeess {13322]],, [[3333]].. 22 ddeennssiittiieess,, aa tteemmppeerraattuurree ccooeeffffiicciieenntt lloowweerr tthhaann 3300 ppppmm °°CC AAccccuurraaccyy iiss ffuurrtthheerr iimmpprroovveedd bbyy uussiinngg aa ffuullllyy ddiiffffeerreennttiiaall ccaann bbee oobbttaaiinneedd.. AAllll rreeffeerreenncceess bbaasseedd oonn MMOOSS ooppeerraattiioonn iimmpplleemmeennttaattiioonn ffoorr wwhhiicchh vvaalluueess ooff ooffffsseett aass llooww aass 55 pp..VV hhaavvee tthheeiirr aaccccuurraaccyy ddeeggrraaddeedd bbyy llaarrggee uunnccoonnttrroolllleedd ooffffsseett hhaavvee bbeeeenn rreeppoorrtteedd [[3344]].. ccoommppoonneennttssdduuee ttoossuurrffaacceeeeffffeeccttss.. BBaassee--eemmiitttteerr vvoollttaaggee VV ooff bbiippoollaarr ttrraannssiissttoorrss iiss nnoott FF.. VVoollttaaggee aanndd CCuurrrreenntt RReeffeerreenncceess BBee rreeaallllyy aa pphhyyssiiccaall ppaarraammeetteerr,, bbuutt iitt oonnllyy ddeeppeennddss vveerryy TThhee rreeaalliizzaattiioonn ooff aabbssoolluuttee rreeffeerreenncceess mmuusstt bbee bbaasseedd oonn sslliigghhttllyy oonn tthhee pprroocceessss.. TThhee ddiiffffeerreennccee LLllVVBBee ooff ttwwoo hbii iinnttrriinnssiicc pphhyyssiiccaall vvaalluueess,, iinn oorrddeerr ttoo rreedduuccee tthheeiirrsseennssiittiivviittyy ppoollaarrss ooppeerraatteedd aatt ddiiffffeerreenntt ccuurrrreenntt ddeennssiittiieess iiss ssttrriiccttllyy ttoo pprroocceessss vvaarriiaattiioonnss.. pprrooppoorrttiioonnaall ttoo kkTT//qq.. AAfftteerr mmuullttiipplliiccaattiioonn bbyy aann aaddeeqquuaattee TThhee vvaarriioouuss IIeebbuuiilltt--iinn"" vvoollttaaggeess pprroovviiddeedd bbyy ssiilliiccoonn aarree ffaaccttoorr,, iitt ccaann bbee aaddddeedd ttoo VVBBEE ttoo oobbttaaiinn aa vvoollttaaggee ooff vvaalluuee rreepprreesseenntteedd iinn FFiigg.. 1155.. TThheeyy ccaann bbee eexxttrraacctteedd bbyy aaddeeqquuaattee VVGGOO iinnddeeppeennddeenntt ooff tteemmppeerraattuurree.. TThhiiss pprriinncciippllee ooff bbaanndd cciirrccuuiittssttoo iimmpplleemmeennttvvoollttaaggeerreeffeerreenncceess.. ggaapp rreeffeerreenncceeiiss wweellll kknnoowwnn iinn bbiippoollaarr tteecchhnnoollooggyy,, aanndd ccaann TThheerrmmaall vvoollttaaggee UU ====kkTT//qq,, pprrooppoorrttiioonnaall ttoo aabbssoolluuttee hbee aapppplliieedd ttoo tthhee bbiippoollaarrss aavvaaiillaabbllee iinn CCMMOOSS tteecchhnnoollooggyy.. TT tteemmppeerraattuurree ((PPTTAATT)),, ccaann bbee eexxttrraacctteedd bbyy ttwwoo MMOOSS ttrraann WWeeiigghhttiinngg aanndd ssuummmmiinngg VVBBEE aanndd ll11VVBBEE ccaann bbee aacchhiieevveedd bbyy tthhee SSCC cciirrccuuiitt sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1188,, wwhhiicchh iiss ddeerriivveedd ffrroomm ssiissttoorrss ooppeerraatteedd iinn wweeaakk iinnvveerrssiioonn wwiitthh ddiiffffeerreenntt ccuurrrreenntt ddeennssiittiieess,, aass sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1166[[33]],,[[3355]]..IIff TT]]====TT44,, aapppplliiccaa tthhee iinntteeggrraattoorr ooff FFiigg.. 1133((bb)) [[2233]],, [[3377]],, [[3388]].. TTrraannssiissttoorrss TT11 ttiioonn ooff wweeaakk iinnvveerrssiioonn mmooddeell ((22)) ttoo ttrraannssiissttoorrss TT11 aanndd aanndd TT22 aarreebbiippoollaarrss ttoossuubbssttrraattee..AAccccuurraaccyyiissmmaaiinnllyylliimmiitteedd TT == AATT yyiieellddss bbyycchhaarrggeeiinnjjeeccttiioonnffrroomm tthheeffeeeeddbbaacckksswwiittcchh.. 22 11 AAnnootthheerr ssoolluuttiioonn ccoonnssiissttss iinn uussiinngg aa rreessiissttiivvee ddiivviiddeerr,, aass ((99)) ddeeppiicctteeddiinn FFiigg.. 1199..VVeerrssiioonn aa uusseessssuubbssttrraatteebbiippoollaarrssaanndd aa CCMMOOSS aammpplliiffiieerr[[3399]]..TThheeooffffsseett ooff tthhiiss aammpplliiffiieerr,, wwhhiicchh iiss wwhhiicchh iinn ttuumm iimmppoosseess ccuurrrreenntt 11 iinn tthhee cciirrccuuiitt.. mmuullttiipplliieedd bbyy RR /R ooff tthhee oorrddeerr ooff 1100,, ccaauusseess iinnddeeppeenn 22 22 /R11 BBaannddggaapp vvoollttaaggee VV ddeeccrreeaasseess aapppprrooxxiimmaatteellyy lliinneeaarrllyy ddeenntt eerrrroorrss ooff tthhee vvaalluuee ooff VV aanndd ooff iittss tteemmppeerraattuurree aaaapp rreerr wwiitthh tteemmppeerraattuurreeffrroomm eexxttrraappoollaatteeddvvaalluueeVVoooo,,wwiitthhaasslliigghhtt ccooeeffffiicciieenntt..AAddjjuussttmmeennttaattttwwooddiiffffeerreenntttteemmppeerraattuurreesswwoouulldd ccuurrvvaattuurree.. AA ppoossssiibbllee tteecchhnniiqquuee ffoorr ddiirreecctt eexxttrraaccttiioonn ooff tthhuuss bbee rreeqquuiirreedd ttoo aacchhiieevveeaann aaccccuurraaccyy ooff aa ffeeww mmiilllliivvoollttss.. VV iiss sshhoowwnn iinn FFiigg.. 1177 [[3366]].. TTrraannssiissttoorr TT iiss nn--cchhaannnneell VVeerrssiioonn bb uusseess ccoommppaattiibbllee llaatteerraall bbiippoollaarrss aanndd aavvooiiddss aannyy aaaapp 11 wwiitthh aa nnoorrmmaall nn++--ddooppeedd ssiilliiccoonn ggaattee.. TTrraannssiissttoorr TT iiss aallssoo MMOOSS aammpplliiffiieerr[[44JJ..TThheeeerrrroorrdduuee ttoo tthheepp--cchhaannnneellmmiirrrroorriiss 22 99 IIEEEEEEJJOOUURRNNAALLOOFFSSOOLLIIDD--SSTTAATTEECCIIRRCCUUIITTSS,,VVOOLL.. sscc--2200,, NNoo..33,,JJUUNNEE 11998855 ccuuiittss.. CCrriittiiccaall nnooddeess sshhoouulldd bbee sshhiieellddeedd ffrroomm ssuubbssttrraatteeaanndd ffrroomm ddiiggiittaall lliinneess bbyy aaddeeqquuaattee llaayyeerrss, aanndd aannaalloogg cciirrccuuiittss 9 ccaann bbee sseeppaarraatteedd bbyy ssppeecciiaall wweellllss tthhaatt ccoolllleecctt ppaarraassiittiicc mmiinnoorriittyy ccaarrrriieerrss.. PPrroocceesssseess tthhaatt pprroovviiddee aann eeppiittaaxxiiaall llaayyeerr oonn aa hhiigghhllyy ddooppeedd ssuubbssttrraattee,, ttoo iimmpprroovvee iimmmmuunniittyy ttoo llaattcchh--uupp,, aallllooww ttoo ddrraaiinn aallll ppaarraassiittiicc ccuurrrreennttss ttoo ssuubbssttrraattee.. vv.. \\ FFiigg.. 2200.. SSCCvvoollttaaggee--ttoo--ccuurrrreennttccoonnvveerrtteerr((4400)).. CCOONNCCLLUUSSIIOONN lloowweerreedd bbyy ooppeerraattiinnggddeeeeppllyy iinn ssttrroonngg iinnvveerrssiioonn.. TThheeooffffsseett TThhaannkkss ttoo tthhee vveerrssaattiilliittyy ooff tthhee CCMMOOSS tteecchhnnoollooggyy,, aallll ooff bbiippoollaarrss iiss ssmmaallll aanndd oonnllyy ccaauusseess aann eerrrroorr PPTTAATT,, wwhhiicchh kkiinnddss ooff aannaalloogg cciirrccuuiittss ccaann bbee ccoommbbiinneedd oonn tthhee ssaammee cchhiipp ccaann bbeeccoorrrreecctteedd aatt aa ssiinnggllee tteemmppeerraattuurree.. wwiitthh ddiiggiittaall cciirrccuuiittss,, wwiitthhoouutt aannyy pprroocceessss mmooddiiffiiccaattiioonn.. SSeemmiiccoonndduuccttoorr pphhyyssiiccss ddoo nnoott pprroovviiddee aannyy bbuuiilltt--iinn"" HHoowweevveerr,, aaddddiittiioonnaall ppaarraammeetteerrss nneeeedd ttoo bbee ssppeecciiffiieedd aanndd UU ccuurrrreenntt.. CCuurrrreenntt rreeffeerreenncceess mmuusstt tthhuuss bbee ddeerriivveedd ffrroomm gguuaarraanntteeeedd,, tthhee nnuummbbeerr ooff wwhhiicchh ddeeppeennddss oonn tthhee ttyyppee ooff vvoollttaaggee rreeffeerreenncceess bbyy aappppllyyiinngg OOhhmm''ss llaaww iinn vvoollttaaggee ttoo ffuunnccttiioonn aanndd oonn ddeessiiggnn cclleevveerrnneessss.. ccuurrrreenntt ccoonnvveerrtteerrss.. PPoooorr aabbssoolluuttee pprreecciissiioonn aanndd tteemmppeerraa AA ssttaannddaarrdd MMOOSS ttrraannssiissttoorr ccaann bbee ooppeerraatteedd iinn vvaarriioouuss ttuurree ccooeeffffiicciieenntt ooff aavvaaiillaabbllee rreessiissttoorrss rreessuulltt iinn eerrrroorrss ooff mmooddeess wwhhiicchh hhaavvee tthheeiirr rreessppeeccttiivvee mmeerriittss.. WWeeaakk iinnvveerrssiioonn mmaannyy tteennss ooff ppeerrcceenntt.. AA ggoooodd ssoolluuttiioonn bbaasseedd oonn aa SSCC pprroovviiddeess mmaaxxiimmuumm vvaalluueess ooff ggaaiinn aanndd ssiiggnnaall sswwiinngg,, aanndd sscchheemmee tthhaatt ttaakkeess aaddvvaannttaaggee ooff tthhee bbeetttteerr aaccccuurraaccyy ooff mmiinniimmuumm ooffffsseett aanndd nnooiissee vvoollttaaggeess.. SSttrroonngg iinnvveerrssiioonn iiss aavvaaiillaabbllee ccaappaacciittoorrss iiss sshhoowwnn iinn FFiigg.. 2200 [[4400]].. IItt iiss aa cclloosseedd rreeqquuiirreedd ttoo aacchhiieevvee hhiigghh ssppeeeedd,, aanndd pprroovviiddeess mmiinniinmluumm lloooopp ssyysstteemm wwhhiicchh ffoorrcceess eeqquuiilliibbrriiuumm,, ffoorr eevveerryycclloocckkccyyccllee,, ..rreellaattiivvee vvaalluueess ooff ooffffsseett aanndd nnooiissee ccuurrrreennttss.. TThhee llaatteerraall bbeettwweeeenncchhaarrggee CCVV ppoouurreedd iinnttoo ssttoorraaggeeccaappaacciittoorrCC,aanndd bbiippoollaarr mmooddee eexxhhiibbiittss eexxcceelllleenntt mmaattcchhiinngg pprrooppeerrttiieess aanndd rrccff s vveerryy llooww11//// nnooiissee,, aanndd ccaann bbee uusseedd ttoo iimmpplleenmleennttaavvaarriieettyy cchhaarrggee II rreeffTT wwiitthhddrraawwnn ffrroomm tthheessaammeeccaappaacciittoorr..TThhuuss JJ ooff sscchheemmeess pprreevviioouussllyy ddeevveellooppeedd ffoorr nnoorrmmaall bbiippoollaarrss ttrraann ((1100)) ssiissttoorrss.. MMiissmmaattcchh ooCf aaccttiivvee aanndd ppaassssiivvee ddeevviicceess rreepprreesseennttss aa GGeenneerraattiioonn ooff aann iinnddeeppeennddeenntt ffrreeqquueennccyy oonn cchhiipp iiss nnoott mmaajjoorr lliimmiittaattiioonn ttoo tthhee aaccccuurraaccyy ooff aannaalloogg cciirrccuuiittss.. IItt ccaann ppoossssiibbllee wwiitthh aa pprreecciissiioonn bbeetttteerr tthhaann aa ffeeww tteennss ooff ppeerrcceenntt.. bbee mmiinniimmiizzeedd bbyy rreessppeeccttiinngg aa sseett ooff bbaassiicc rruulleess.. DDeessiiggnnss IIttiissnnoorrmmaallllyynnoottrreeqquuiirreeddssiinncceeaannaaccccuurraatteecclloocckkffrreeqquueennccyy mmuusstt bbee bbaasseedd oonn ssoouunndd ccoonncceeppttss tthhaatt ttaakkee mmaaxxiimmuumm iiss uussuuaallllyy pprroovviiddeedd bbyy tthheessyysstteemm,, ffrroomm wwhhiicchh ssyynncchhrroonnoouuss aaddvvaannttaaggee ooff aallll aavvaaiillaabbllee ccoonmlppoonneennttss,. ssiiggnnaallss ooff aannyy ffrreeqquueennccyy ccaann bbee ddeerriivveedd iinn aa ddiiggiittaall wwaayy.. SSiinnggllee--ssttaaggeeccaassccooddeeddOOTTAA''ss sshhoouulldd bbeepprreeffeerrrreedd ttoo mmuull TToottaallllyy aassyynncchhrroonnoouuss ssiiggnnaallss ooff aaccccuurraattee ffrreeqquueennccyy ccaann bbee ttiissttaaggee aammpplliiffiieerrss.. TThheeiirr ooppttiimmiizzaattiioonn aammoouunnttss ttoo cchhoooossiinngg pprroodduucceedd bbyy qquuaassii--ssiinnuussooiiddaall SSCC oosscciillllaattoorrss[[4411]]--[[4433]].. tthhee bbeesstt ppoossssiibbllee ccoommpprroommiissee wwiitthh rreessppeecctt ttoo vvaarriioouuss ccoonn fflliiccttiinngg rreeqquuiirreemmeennttss.. TThhee eexxcceelllleenntt ppeerrffoorrmmaannccee ooff tthhee MMOOSS ttrraannssiissttoorr aass aa sswwiittcchh aanndd tthhee aavvaaiillaabbiilliittyy ooff hhiigghh IIVV.. AANNAALLOOGG CCIIRRCCUUIITTSS IINN AA DDIIGGIITTAALL qquuaalliittyy ccaappaacciittoorrss aarree kkeeyy eelleemmeennttss iinn tthhee iimmpplleemmeennttaattiioonn EENNVVIIRROONNMMEENNTT ooff aa vvaarriieettyy ooff aannaalloogg ffuunnccttiioonnss.. TThhee eelleemmeennttaarryy ssaammppllee aanndd--hhoolldd tthhaatt iiss mmaaddee ppoossssiibbllee bbyy tthhee aabbsseennccee ooff aannyy ddee IIff nnoo pprreeccaauuttiioonn iiss ttaakkeenn,, tthhee ddyynnaammiicc rraannggee ooff aannaalloogg ggaattee ccoonnttrrooll ccuurrrreenntt ccaann bbee uusseedd ttoo rreedduuccee llooww--ffrreeqquueennccyy cciirrccuuiittss wwiillll bbee lliimmiitteedd bbyy tthhee nnooiissee ggeenneerraatteedd bbyy ddiiggiittaall nnooiissee aanndd ttoo ccoommppeennssaattee ooffffsseett.. IIttss mmaajjoorr lliimmiittaattiioonn iiss dduuee cciirrccuuiittss ooppeerraattiinngg oonn tthhee ssaammee cchhiipp.. TThhiiss pprroobblleemm iiss ssppee ttoo cchhaarrggeeiinnjjeeccttiioonn ffrroomm tthheesswwiittcchh,, wwhhiicchhccaann bbeeeevvaalluuaatteedd cciiaallllyy aaccccuuttee ffoorr ssaammpplleedd cciirrccuuiittss wwhhiicchh ffoolldd ddoowwnn hhiigghh aanndd ppaarrttiiaallllyy ccoommppeennssaatteedd bbyy aann aaddeeqquuaattee ssttrraatteeggyy.. ffrreeqquueennccyy nnooiissee ccoommppoonneennttss bbyy uunnddeerrssaammpplliinngg.. AAccccuurraattee aabbssoolluuttee rreeffeerreenncceess aarree vveerryy ccrriittiiccaall cciirrccuuiittss CCoouupplliinngg mmaayy ooccccuurr tthhrroouugghh ppoowweerr lliinneess,, ccuurrrreenntt iinn tthhee wwhhiicchh mmuusstt bbeebbaasseedd oonn iinnttrriinnssiicc pphhyyssiiccaall vvaalluueess ttoo aacchhiieevvee ccoommmmoonnssuubbssttrraattee,,ccaappaacciittiivveelliinnkkss,, aanndd ppoossssiibbllyy bbyy mmiinnoorr llooww sseennssiittiivviittyy ttoo pprroocceessss.. TThhiiss iiss ppoossssiibbllee ffoorr vvoollttaaggee iittyy ccaarrrriieerrss tthhaatt aarree rreelleeaasseedd wwhheenn ddiiggiittaall ttrraannssiissttoorrss aarree rreeffeerreenncceess,, fCrroommwwhhiicchhccuurrrreenntt rreeffeerreenncceessccaann bbeeddeerriivveedd bbyy bbeeiinngg bblloocckkeedd.. VVaarriioouuss pprroovviissiioonnss ccaann bbee ssuuggggeesstteedd ttoo iimmpprroovvee tthhee aappppllyyiinngg OOhhmm''ss llaaww.. PPrreeccaauuttiioonnss mmuusstt bbee ttaakkeenn ttoo aavvooiidd ddeeggrraaddaattiioonn ooff aannaa ssiittuuaattiioonn:: UUttiilliizzaattiioonn ooff sseeppaarraattee ppoowweerr lliinneess,, iinncclluuddiinngg lloogg ppeerrffoorrmmaanncceess bbyy tthhee nnooiisseeggeenneerraatteedd bbyy tthhee ddiiggiittaall ppaarrtt ppaaddss,, bboonnddiinnggss,, aanndd ppoossssiibbllyy ppiinnss.. IImmpplleemmeennttaattiioonn ooff ppoowweerr ssuuppppllyy ffiilltteerrss oorr rreegguullaattoorrss.. HHiigghh vvaalluuee ooff PPSSRRRR,, ooCf tthhee cchhiipp.. aallssoo aatt hhiigghh ffrreeqquueenncciieess ffoorr ssaammpplleedd cciirrccuuiittss;; ccaarree mmuusstt bbee ttaakkeenn nnoott ttoo ddeessttrrooyy tthhee PPSSRRRR ooff aammpplliiffiieerrss bbyy tthhee aadd ddiittiioonnaall cciirrccuuiittrryy.. SSyysstteemmaattiicc iimmpplleemmeennttaattiioonn ooff ffuullllyy ddiiff RREEFFEERREENNCCEESS CIeerreennttiiaall ssttrruuccttuurreess.. AAvvooiiddaannccee ooff llaarrggee ccuurrrreenntt ssppiikkeess iinn ((11)) RR.. WW.. BBrrooddeerrsseenn aanndd PP.. RR.. GGrraayy,, ""TThhec rroollee oorr aannaalloogg cciirrccuuiittss iinn ddiiggiittaall cciirrccuuiittss, aanndd ooff aannyy ddiiggiittaall ttrraannssiittiioonn dduurriinngg ccrriittiiccaall ffuuttuurree VVLLSSII tteecchhnnoollooggiieess,,"" iinn EESSSSCCIIRRCC ''8833 DDiigg.. TTeedd•r.. PPaappeerrss.. aannaalloogg ttaasskkss.. 9PPrroovviissiioonn ooCf mmaaxxiimmuumm ddiissttaannccee oonn cchhiipp ttoo ((22)) 11SS..eeppDDtt.... 11CC99hh88aa33tt,,eellppaappii..nn,,110055DD--ii11ss11pp00oo..ssiittiifrss aassccmmiiccoonndduucctteeuurrss,,"" TTrraaiittee dd''EElleeccttrrii IIII ddiiggiittaall lliinneess,, aanndd ooff sseeppaarraattee cclleeaann cclloocckkss ffoorr aannaalloogg cciirr-- cciittee EEPPFFLL,, vvooll.. VVIIII((GGeeoorrggii,,SStt--SSaapphhoorriinn,,SSwwiittzzecrrllaanndd)),,11997799.. 1100 vvrrrrrroozz:: DDEESSIIGGNNOOffCCIIRRCCUUIITTSSOONNCCMMOOSSCCHHIIPPSS ((33]] EE..VViittttoozz aanndd JJ.. FFeellllrraatthh,,""CCMMOOSSaannaallooggiinntteeggrraatteeddcciirrccuuiittss bbaasseedd cciirrccuuiittss,,"" KKUU--LLeeuuvveenn,, BBeellggiiuumm,, JJuunnee 11998811,, rreeppuubblliisshheedd iinn EElleeccttrroo oonn wweeaakk iinnvveerrssiioonn ooppeerraattiioonn,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaattee CCiirrccuuiittss,, vvooll.. ccoommppoonneennttSSccii.. TTeecchhnnooll..,, vvooll.. 99,,pppp.. 226633--227733,, 11998822.. SSCC--1122..pppp.. 222244--223311,,JJuunnee 11''997777.. [[2244]] FF.. KKrruummrmneennaacchheerr,,HH.. PPiinniieerr,,aanndd AA.. GGuuiillllaauummee,, HHiigghheerrssaammpplliinngg uu ((44]] EE.. VViittttoozz,, ....MMOOSS ttrraannssiissttoorrss ooppeerraatteedd iinn tthhee llaatteerraall bbiippoollaarr mmooddee rraatteess iinn SSCC cciirrccuuiittss bbyy oonn--cchhiipp cclloocckk--vvoollttaaggee mmuullttiipplliiccaattiioonn,,"" iinn aanndd tthheeiirr aapppplliiccaattiioonnssiinn CCMMOOSS tteecchhnnoollooggyy,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaattee EESSSSCCIIRRCC ''8833 DDiigg.. TTeecchh.. PPaappeerrss ((LLaauussaannnnee)),, pppp.. 112233--112266,, SSeepptt.. CCiirrccuuiittss,,vvooll.. SSCC--1188,,pppp..227733--227799,,JJuunnee8833.. 11998833.. ((55]] JJ.. FFeellllrraatthhaannddEE..VViittttoozz,,"uSSmmaallllssiiggnnaallmmooddeellooffMMOOSSttrraannssiissttoorrssiinn [[2255]] DD.. JJ.. AAllssttootnt,, uuAA pprreecciissiioonn vvaarriiaabbllee--ssuuppppllyy CCMMOOSS ccoommppaarraattoorr,,"" wweeaakk iinnvveerrssiioonn,,"" iinn PPrroocc.. JJoouurrnneeeess dd''EElleeccttrroonniiqquuee 11997777 ((EEPPFF IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaatteeCCiirrccuuiittss,, vvooll,. SSCC--1177,,pppp.. 11008800--11008877,,DDeecc.. 11998822.. LLaauussaannnnee)),,pppp.. 331155--332244.. ((2266JJ EE.. VViittttoozz,, DDyynnaammiiccaannaallooggtteecchhnniiqquueess,,""AAddvvaanncceeddSSuummmmeerrCCoouurrssee UU ((66)) HH..WW.. KKlleeiinnaannddWW..EEnn~~II,,"UDDeessiiggnntteecchhnniiqquueessfroorrlloowwnnooiisseeCCMMOOSS oonn DDeessiiggnn0011MMOOSS--VVLLSSIICCiirrccuuiittsslloorr TTeelleeccoommmmuunniiccaattiioonnss,, LL''AAqquuiillaa,, ooppeerraattiioonnaallaammpplliiffiieerrss,,""IInn EESSSSCCIIRRCC ''8844DDiigg..TTeecchh.. PPaappeerrss((EEddiinn IIttaallyy,, JJuunnee 11998844,, ttoobbeeppuubblliisshheeddbbyyPPrreennttiiccee--HHaallll,,11998855.. bbuurrgghh)),,SSeepptt.. 11998844,,pppp.. 2211--3300.. [[2277JJ CC.. EEffll??--,,""~~,,nnaallyyssiiss oofftthheellooww--ffrreeqquueennccyynnooiisseerreedduuccttiioonnbbyyaauuttoozzeerroo [[77]] FF.. KKrruurmnmmeennaacchheerr,, UUMMiiccrrooppoowweerr sswwiittcchheedd ccaappaacciittoorr bbiiqquuaaddrraattiicc tteecchhrnuiqquuee,, EElleeccttrroonn.. ULettit..,, vvooll.. 2200,, pppp.. 995599--996600,,NNoovv.. 11998844.. cceellll;;·· II££EEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaattee CCiirrccuuiittss,, vvooll.. SSCC--1177,, pppp.. 550077--551122,, JJuunnee ((2288)) EE.. SSuuaarreezz eett aall..,, AAIIII--MMOOSS cchhaarrggee rreeddiissttrriibbuuttiioonn aannaalloogg--ttoo ddiiggiittaall 11998822.. ccoonnvveerrssiioonn tteecchhnniiUUqquueess,,"" IIEEEEEE JJ.. SSoolliidd--SSttaattee CCiirrccuuiittss,, vvooll.. SSCC--IIOO,, [[88]] MM.. DDeeggrraauuwwee aanndd FF.. SSaallcchhllii,, ""AA mmuullttiippuurrppoossee mmiiccrrooppoowweerr SSCC pppp.. 337799--338855,, DDeecc.. 11997755.. ffiilltteerr,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaatteeCCiirrccuuiittss,,vvooll.. SSCC--1199,,pppp.. 334433--334488,,JJuunnee [[2299JJ LL.. BBiieennssttmmaann aanndd ''HH.. JJ.. DDee MMaann,, ""AAnn eeiigghhtt--cchhaannnneell 88--bbiitt mmiiccrroo 11998844.. pprroocceessssoorrccoommppaattiibb:.eeNNMMOOSSccoonnvveerrtteerrwwiitthhpprrooggrraammmmaabblleessccaalliinngg::'' ((99)) EE..VViittttoozzaanndd FF.. KKrruummmmeennaacchheerr,,UUMMiiccrrooppoowweerrSSCCffiilltteerrssiinnSSii--ggaattee IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaattle!CCiirrccuuiittss,,vvooll..SSCC--1155,,pppp.. 11005511--11005599,,DDeecc.. 11998800.. tteecchhnnoollooggyy,,'"· iinn PPrroocc.. EECCCCTTDD ''8800 ((WWaarrsshhaaww)),, SSeepptt.. 11998800,, pppp.. [[3300]] MM.. GG.. DDeeggrraauuwwee,, EE.. VViittltoozz,, aanndd II.. VVeerrbbaauuwwhheeddee., ""AA mmiiccrrooppoowweerr 6611--7722.. CCMMOOSS iinnssttrruummeennttaattiioonn aammpplliiffiieerr,,"" iinn EESSSSCCIIRRCC ''8844 DDiigg.. TTee((··hh.. ((1100]] JJ..LL..MMccCCrreeaarryy,,....MMaattcchhiinnggpprrooppeerrttiieess,,aannddvvoollttaaggeeaannddtteemmppeerraattuurree PPaappeerrss ((EEddiinnbbuurrgghh)),,SSeepptt.. 11998844,,pppp.. 3311--3344.. ddeeppeennddeenncceeooffMMOOSSccaappaacciittoorrss,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaatteeCCiirrccuuiittss,,vvooll.. [[3311]] YY.. SS.. LLeeee eettaall..,, uuAA 11mmVV MMOOSSccoommppaarraattoorr,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaattee SSCC--1166,,pppp..660088--661166,, DDeecc.. 11998811.. CCiirrccuuiittss,, vvooll.. SSCC--1133,,pppp.. 229944--229977,,JJuunnee 11997788.. [[1111JJ YY.. UUcchhiiddaa eett aall..,, UUAA llooww ppoowweerr rreessiissttiivvee llooaadd 6644 kkbbiitt CCMMOOSS [[3322]] RR.. PPoouujjooiiss eettaall..,,....LLooww--lleevveellMMOOSSttrraannssiissttoorraammpplliiffiieerruussiinnggssttoorraaggee RRAAMM,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaatteeCCiirrccuuiittss,,vvooll..SSCC--1177,,pppp.. 880044--990099,,DDeell.. tteecchhnniiqquueess,,""iinn IISSSSCCCCDDiigg.. TTeecchh.. PPaappeerrss,, 11997733,,pppp.. 115522--115533.. 11998822.. [[3333]] AA.. RR.. HHaarmnaaddee,, ""AA ssiinnggllee cchhiipp aallll--MMOOSS 88--bbiitt AADDCC::'' IIEE££EE JJ.. [[1122JJ MM.. DDuuttooiitt aanndd FF.. SSooJlllbbeerrggeerr,, ""LLaatteerraall ppoollyyssiilliiccoonn pp--nn ddiiooddeess,,"" JJ.. SSoolliidd--SSllaalleeCCiirrccuuiittss,, vvooll.. SSCC--1144,,pppp.. 778855--779911,, DDeecc.. 11997788.. EElleeccttrroocchheenn••.. SSoocc..,, vvooll,. 112255,,pppp.. 11664488--11665511,,OOcctt.. 11997788.. [[3344]] RR.. PPoouujjooiiss aanndd JJ.. BBoorreell,, iittAA llooww ddrriifftt ffuullllyy iinntteeggrraatteedd MMOOSSFFEETT ((1133)) FF.. KKrruummmmeennaacchheerr,,""HHiigghhvvoollttaaggeeggaaiinnCCMMOOSSOOTTAAffoorrmmiiccrrooppoowweerr ooppeerraattiioonnaallaammpplliiffiieerr,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaatteeCCiirrccuuiittss,,vvooll.. SSCC--1133,, pppp.. SSCCffiilltteerrss,,"" EElleeccttrroonn.. LLeetttl..,,vvooll.. 1177,,pppp.. 116600--116622,,11998811.. 449999--550033,, AAuugg.. 11997788.. ((1144JJ SS.. GGuussttaaffssssoonn eett aall..,, ""LLooww--nnooiissee ooppeerraattiioonnaall aammpplliiffiieerrss uussiinngg bbii [[3355]] EE.. VViittttoozz aanndd oo.. NNeeyyrroouudd,, AA llooww--vvoollttaaggee CCMMOOSS bbaannddggaapp rreeffeerr ppoollaarr iinnppuutt ttrraannssiissttoorrss iinn aa ssttaannddaarrdd mmeettaall ggaattee CCMMOOSS pprroocceessss,,"" eennccee,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaattee CCUUiirrccuuiittss,, vvooll.. SSCC--1144,, pppp.. 557733--557777,, JJuunnee EElleeccttrroonn.. ULettit..,,vvooll.. 2200,,pppp.. 556633--556644,,11998844.. 11997799.. [[1155JJ BB..JJ.. HHoossttiicckkaa,,IIIIDDyynnaammiiccCCMMOOSS aammpplliiffiieerrss,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaattee [[3366]] 11--11.. OOgguueeyy aanndd BB..GGeerrbbeerr,, ....MMOOSS vvoollttaaggee rreeffeerreennccee bbaasseedd oonn ppoollyy CCiirrccuuiittss,, vvooll,. SSCC--1155,,pppp.. 888877--889944,,OOcctt.. 11998800.. ssiilliiccoonnggaatteewwoorrkkffuunnccttiioonnddiiffffeerreennccee,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaatteeCCiirr(c·uuiitlss,, [[1166JJ MM.. GG.. DDeeggrraauuwwee eett aall..,, ""AAddaappttiivvee bbiiaassiinngg CCMMOOSS aammpplliiffiieerrss,,"" vvooll.. SSCC--1155,,pppp.. 226644--226699,,JJuunnee 11998800.. IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSllaatteeCCiirrccuuiittss,,vvooll,. SSCC--1177,,pppp.. 552222--552288,,JJuunnee11998822.. ((3377]] OO.. LLeeuutthhoolldd,, ....IInntteeggrriieerrttee SSppaannnnuunnggssuubbeerrwwaacchhuunnggsssscchhaallttuunngg,,"" pprree ((1177JJ EE.. SSeeeevviinncckk aanndd RR.. FF.. WWaasssseennaaaarr,, ....UUnniivveerrssaall aaddaappttiivvee bbiiaassiinngg sseenntteedd aatt MMeeeett.. SSwwiissss CChhaapptteerr SSoolliidd--SSttaattee DDeevviicceess CCiirrccuuiittss ((BBeerrnn,, pprriinncciippllee ffoorr mmiiccrrooppoowweerraammpplliiffiieerrss,,""iinn EESSSSCCIIRRCC ''8844DDiigg..TTeecchh.. SSwwiittzzeerrllaanndd)),,OOcctt.. 11998811.. PPaappeerrss((EEddiinnbbuurrgghh)),,SSeepptt.. 11998844,,pppp.. 5599--6622.. ((3388)) BB.. SS.. SSoonngg aanndd PP.. RR.. GGrraayy,, ccccAA pprreecciissiioonn ccuurrvvaattuurree--ccoommppeennssaatteedd ((1188)) EE.. VViittttoozz,, MMiiccrrooppoowweerr tteecchhnniiqquueess,,"" AAddvvaanncceeddSSuummmmeerr CCoouurrsseeoonn CCMMOOSSbbaannddggaapprreeffeerreennccee,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaatteeCCiirrccuuiittss,,vvooll..SSCC--1188,, IItt DDeessiiggnn 0011 //..ffOOSS--VVLLSSII CCiirrccuuiittss ffoorr TTeelleeccoommmmuunniiccaattiioonnss,, LL''AAqquuiiJlaa,, pppp.. 663344--664433,, DDeecc.. 11998833.. IIttaallyy,,JJuunnee11998844,, ttoobbeeppuubblliisshheeddbbyyPPrreennttiiccee--HHaallll,,11998855.. [[3399]] RR.. YYee aanndd YY.. TTssiivviiddiiss,, ccccBBaannddggaapp vvoollttaaggee rreeffe~rreennccee ssoouurrcceess iinn ((1199)) PP..WW.. LLii eettaall..,, AA rraattiioo--iinnddeeppeennddeennttaallggoorriitthhmmiiccAADDCC tteecchhnniiqquuee,,"" CCMMOOSS tteecchhnnoollooggyy,,"" EElleeccttrroo,n.., uLetttt..,,vvooll.. 1188,,pppp..,,2244--2255,, 11998822.. UU iinn IISSSSCCCCDDiigg.. TTeecchh.. PPaappeerrss,,FFeebb.. 11998844,,pppp..6622--6633.. [[4400]] HH.. WW.. KKlleeiinn aanndd WW.. LL.. EEnnggll,, ccccAA vvoolhtaaggee--ccuurrrreenntt--ccoonnvveerrtteerr bbaasseedd [[2200JJ TT..CC..CChhooii eetl0011..,,....HHiigghh-·ffrreeqquueennccyyCCMMOOSSsswwiittcchheedd--ccaappaacciittoorrffiilltteerrss oonnaaSSCC--ccoonnttrroollJJeerr,,""iinn EESSSSCCIIRRCC''8833DDiigg..TTeecc..''II44''.. PPaappeerrss,,((LLaauussaannnnee.. ffoorrccoommmmuunniiccaattiioonnssaapppplliiccaattiioonn,,"" IIEEEEEEJJ.. SSoolliidd--SSttaalleeCCiirrccuuiittss,,vvooll.. SSwwiittzzeerrllaanndd)),,SSeepptt.. 11998833,,pppp.. 111199--112222.. SSCC--1188,,pppp.. 665522--666644,, DDeecc.. 11998833.. [[4411]] EE.. VViittttoozz,, "ccMMicicrrooppoowweerr SSCC oosscciillllaattoorr,,"" IIEEll::..iiEE JJ.. SSoolliidd--SSttaattee CCiirr ((2211JJ FF.. KKrruurmnmmeennaacchheerr,,EE..VViittttoozz,,aannddMM.. DDeeggrraauuwwee,,""CCllaassss AABBCCMMOOSS (c·uuiittss,, vvooll.. SSCC--1144,,pppp..662222--662244,,JJuunnee 11997799.. aammpplliiffiieerrss ffoorr mmiiccrrooppoowweerr SSCC ffiilltteerrss,,"" EElleeccttrroonn.. LLeetttt..,, vvooll,. 1177,, pppp.. [[4422]] BB.. JJ.. HHoossttiicckkaa eett aall..,, ccccSSwwiittcchheedd--ccaappaacciittoorr FFSSKK mmoodduullaattoorr aanndd 443333--443355,,JJuunnee11998811.. ddeemmoodduullaattoorr iinn CCMMOOSS tteecchhnnoollooggyy,,"" IInn EESSSSCCIIRRCC ''8833 DDiigg.. TTeecchh.. [[2222JJ SS.. MMaassuuddaa eett 0011..,,""CCMMOOSS ssaammpplleedd ddiiffffeerreennttiiaall ppuusshh--ppuullll ccaassccooddee PPaappeerrss,, pppp.. 223311--221166((LLaauussaannnnee,,SSwwiittzzeerrllaanndd)),,SSeepptt.. 11998833.. ooppeerraattiioonnaall aammpplliiffiieerr,,"" iinn PPrroocc.. IISSCCAASS ''8844 ((MMoonnttrreeaall,, OOnntt..,, [[4433]] FF.. KKrruummmmeennaacchheerr,, ccccAA hhiigghh rreessoolluuttiioonn ccaappaacciittaannccee--ttoo--ffrreeqquueennccyy CCaannaaddaa)),,MMaayy11998844,,pp.. 11221111.. ccoonnvveerrtteerr,,"" iinn EESSSSCCIIRRCC ''8844DDiigg.. TTeecchh.. PPaappeerrss ((EEddiinnbbuurrgghh)),,SSeepptt.. [[2233JJ EE.. VViiuuoozz,, "uMMiiccrroowwaatut SSCC cciirrccuuiitt ddeessiiggnn,,"" "uSSuummmmeerrccoouurrssee oonn SSCC 11998844,,pppp.. 9955--9988.. 1111 MOS Operational Amplifier Design A Tutorial Overview PAUL R. GRAY, FELLOW;IEEE,AND ROBERT G. MEYER, FELLOW, IEEE (InvitedPaper) Abstract-This paper presents an overview of current design tech In Section II, the important performance requirements and niques for operational amplifiers implemented in CMOSand NMOS objectives for operational amplifiers within a monolithic ana technology at a tutorial level. Primary emphasis is placed on CMOS log subsystem are summarized. In Section III, the perfor amplifiers becauseoftheirmorewidespreaduse. Factorsaffectingvolt age gain, input noise, offsets,common mode and power supply rejec mance of the basic two-stage CMOS operational amplifier tion, power dissipation, and transient response are considered for the architecture is summarized. In Section IV, alternative circuit traditional bipolar-derived two-stage architecture. Alternative circuit approaches for the improvement ofparticularperformanceas approaches for optimization ofparticularperformanceaspects aresum pects are considered. In Section V, the particular problems marized,andexamplesaregiven. associated with NMOSdepletionloadamplifier designare con sidered, and in Section VI, the design of output stagesiscon sidered. Finally, a summary and discussion of the design of I. INTRODUCTION amplifiers inscaled technologiesare presented inSectionVII. T HE rapid increase in chip complexity whichhasoccurred over the past few yearshas created the need to implement II. PERFORMANCE OBJECTIVES FOR complete analog-digital subsystemson thesame integratedcir MOSOPERATIONAL AMPLIFIERS cuit using the same technology. For this reason,implementa The performance objectives for operational amplifiers to be tion of analog functions in MOS technology has become in used within a monolithicanalogsubsystemare oftenquitedif creasingly important, and great strides have been made in ferent from those oftraditionalstand-alonebipolar amplifiers. recent years in implementing functions such as high-speed Perhaps the most important difference is the fact that for DAC's, sampled data analog filters, voltage references, instru many ofthe amplifiers in the system, the load which the out mentation amplifiers, and so forth in CMOSand NMOS tech put of the amplifier has to drive is well defined, and is often nology [1]. These developments have been welldocumented purely capacitive with values ofa fewpicofarads. Incontrast, in the literature. Another key technical development has been stand-alone general-purpose amplifiers usually must be de a maturing of thestateofthe art in the implementationofop signed to achieve a certain level of performance independent erational amplifiers (op amps) in MOStechnology. These am of loading over capacitive loads up to several hundred pico plifiers are key elements ofmost analog subsystems, particu farads and resistive loads down to 2 kn or less. Within a larly in switched capacitor filters, and the performance of monolithic analog subsystem, only a few of the amplifiers many systems is strongly influenced by op amp performance. must drive a signaloffchip where the capacitive and resistive Many of the developments in MOS operational amplifier de loads are significant and variable. In this paper, these ampli sign have not been as well documented in the literature, and fiers will be termed output buffers, and the amplifiers whose the intent of this paper is to review the state ofthe art in this outputs do not go off chip will be termed internalamplifiers. field. This paper is focused on the design ofop amps for use The particular problems of the design of these output buffers within single-chip analog-digital LSI systems, and the particu areconsideredin SectionVII. lar problems of the design ofstand-aloneCMOSamplifiersare A typical application ofan internal operational amplifier, a not addressed. switched capacitorintegrator,isillustratedinFig. 1. The basic function of the op amp is to produce an updatedvalueofthe output in response to a switching event at the input inwhich Manuscript received August 24, 1982; revised September 27, 1982. This work was supported by the Joint Services Electronics Program the sampling capacitor is charged from the source and dis under Contract F49620-79-c-0178 and the National Science Founda charged into the summing node. The outputmust assume the tion underGrantENG79-070SS. new updated value within the required accuracy, typically on The authors are with the Department ofElectrical Engineering and Computer Sciences and the Electronics Research Laboratory,'Univer the order of0.1 percent,withinoneclock period,typicallyon sityofCalifornia,Berkeley,CA94720. the orderof1JlS for voiceband filters. Importantperformance Reprintedfrom IEEEJ. Solid-StateCircuits, vol. SC-17, no. 6, pp. 969-982, Dec. 1982. 12

Description:

Ab.tlraCI-Devices available in digital oriented CMOS processes are reviewed, with analog circuit techniques will then be described in Section.

The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... PDF

155 Pages·2009·40.31 MB·English

Checking for file health...

Save to my drive

Quick download

Download

Download The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... PDF Free - Full Version

by Unknow| 2009| 155 pages| 40.31| English

Download The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... by in PDF format completely FREE. No registration required, no payment needed. Get instant access to this valuable resource on PDFdrive.to!

Free Download PDF

About The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ...

Ab.tlraCI-Devices available in digital oriented CMOS processes are reviewed, with analog circuit techniques will then be described in Section.

Detailed Information

Author:	Unknown
Publication Year:	2009
Pages:	155
Language:	English
File Size:	40.31
Format:	PDF
Price:	FREE

Download Free PDF

Safe & Secure Download - No registration required

Why Choose PDFdrive for Your Free The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... Download?

100% Free: No hidden fees or subscriptions required for one book every day.
No Registration: Immediate access is available without creating accounts for one book every day.
Safe and Secure: Clean downloads without malware or viruses
Multiple Formats: PDF, MOBI, Mpub,... optimized for all devices
Educational Resource: Supporting knowledge sharing and learning

Frequently Asked Questions

Is it really free to download The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... PDF?

Yes, on https://PDFdrive.to you can download The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... by completely free. We don't require any payment, subscription, or registration to access this PDF file. For 3 books every day.

How can I read The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... on my mobile device?

After downloading The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... PDF, you can open it with any PDF reader app on your phone or tablet. We recommend using Adobe Acrobat Reader, Apple Books, or Google Play Books for the best reading experience.

Is this the full version of The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ...?

Yes, this is the complete PDF version of The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... by Unknow. You will be able to read the entire content as in the printed version without missing any pages.

Is it legal to download The Design of High-Performance Analog Circuits on Digital CMOS Chips The Design of High ... PDF for free?

https://PDFdrive.to provides links to free educational resources available online. We do not store any files on our servers. Please be aware of copyright laws in your country before downloading.

The materials shared are intended for research, educational, and personal use in accordance with fair use principles.