مقایسه کننده حوزه زمان بالک-درایو با بهره ولتاژ به زمان بالا و توان مصرفی پایین

در این مقاله یک مقایسه کننده حوزه زمان برای کار در ولتاژهای تغذیه بسیار کم، برای کاربرد در مدارهایی که حداکثر تغییرات ولتاژ مشترک ورودی مقایسه کننده، نصف ولتاژ تغذیه است، ارایه شده است. در مقایسه کننده پیشنهادی، یک المان تاخیر جدید با بهره تاخیر-ولتاژ بسیار بالا پیشنهاد شده است. هدف از طراحی این مقایسه کننده دستیابی به بهره تاخیر-ولتاژ بالا در المان تاخیر است که منجر به افزایش دقت مقایسه کننده و همچنین کاهش چشمگیر توان مصرفی و مساحت اشغالی نسبت به مقایسه کننده های حوزه زمان رایج می شود. ایده اصلی این کار، به کارگیری مفهوم ناحیه زیر آستانه ترانزیستور و همچنین استفاده از ولتاژ بالک ترانزیستور به عنوان ورودی مقایسه کننده، می باشد. مقایسه کننده پیشنهادی در تکنولوژی 0.18µm TSMC و در ولتاژ تغذیه 1V شبیه سازی شده است که با توجه به کاربرد مورد نظر، ولتاژ تغذیه را می توان تا حدود 0.4V نیز کاهش داد. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که مقایسه کننده پیشنهادی در ولتاژ 1V و با فرکانس 2.5MHz توان مصرفی حدود 250nW دارد. ضریب شایستگی 0.1µW/MHz نشان دهنده عملکرد مناسب مقایسه کننده پیشنهادی می باشد. همچنین مقایسه گر پیشنهادی مقاومت خوبی نسبت به تغییرات تکنولوژی دارد و بر اساس شبیه سازی مونت کارلو انجام شده، میزان آفست این مقایسه کننده 2.8mV محاسبه شده است.