DTMOS-Based 0.4V Ultra Low-Voltage Low-Power VDTA Design and Its Application to EEG Data Processing

In this paper, an ultra low-voltage, ultra low-power voltage differencing transconductance amplifier (VDTA) is proposed. DTMOS (Dynamic Threshold Voltage MOS) transistors are employed in the design to effectively use the ultra low supply voltage. The proposed VDTA is composed of two operational transconductance amplifiers operating in the subthreshold region. Using TSMC 0.18µm process technology parameters with symmetric ±0.2V sup¬ply voltage, the total power consumption of the VDTA block is found as just 5.96 nW when the transconductances have 3.3 kHz, 3 dB bandwidth. The proposed VDTA circuit is then used in a fourth-order double-tuned band-pass filter for processing real EEG data measurements. The filter achieves close to 64 dB dynamic range at 2% THD with a total power consumption of 12.7 nW

New Possibilities In Low-voltage Analog Circuit Design Using Dtmos Transistors

(Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013(PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013Bu çalışmada DTMOS yaklaşımı çok düşük besleme gerilimlerinde çalışan çok düşük güç tüketimli devrelere başarıyla uygulanmıştır. Tasarlanan devreler arasında OTA, OP-AMP, CCII gibi analog aktif yapı blokları, çarpma devresi, sadece-MOS yapılar gibi devreler bulunmaktadır. Tasarlanan devreler SPICE benzetimleri ile doğrulanmıştır. İleri yönde gövde kutuplamaya bağlı olarak DTMOS transistorun yapısından kaynaklanan, efektif olarak düşük eşik gerilimli çalışma özelliği nedeniyle, çok düşük güç tüketimli ve çok düşük gerilimli devrelerde DTMOS yaklaşımının geçerli bir alternatif olduğu bu çalışmayla gösterilmiştir. DTMOS yaklaşımının geniş bir alanda çeşitlilik gösteren analog devre yapılarında çok düşük besleme gerilimlerinde bile kabul edilebilir bir performansla kullanılabileceği bulunmuştur.In this study, DTMOS approach to the design of ultra low-voltage and ultra low-power analog circuits, has been successfully applied to the circuits ranging from EEG filtering circuits, speech processing filters in hearing aids, multipliers, analog active building blocks: OTA, OP-AMP, CCII to MOS-only circuits. The proposed circuits are verified with SPICE simulations. It is found that in designing ultra low-voltage, ultra low-power analog circuits, DTMOS approach is a viable alternative due to its inherent characteristic of effective low threshold voltage behaviour under forward body bias. This approach can be applied to several analog application subjects with acceptable performance under even ultra low supply voltages.DoktoraPh