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Die anhaltende Miniaturisierung in der Mikroelektronik führt zu extrem niedrigen Versorgungsspannungen, denen die herkömmlichen Methoden des Entwurfs analoger Schaltungen nicht mehr gerecht werden. In diesem Buch werden verschiedene für sehr niedrige Versorgungsspannungen geeignete Lösungsansätze analysiert und miteinander verglichen. Es finden ausschließlich Standard-Digitaltransistoren Verwendung. Die entwickelten Schaltungen arbeiten mit minimalen Versorgungsspannungen zwischen 0.75V und 0.4V, deren Einführung zwischen 2007 und 2016 zu erwarten ist. Das Buch basiert auf der Dissertation des Autors und seiner Tätigkeit in einem industriellen Forschungs- und Entwicklungslabor. Es richtet sich an Studierende der Elektrotechnik mit Vorkenntnissen in analoger Schaltungstechnik und an alle, die sich mit analogem Schaltungsdesign beschäftigen und der Herausforderung gegenüber stehen, innovative Schaltungen zu entwickeln, die mit niedrigen Versorgungsspannungen auskommen müssen.
Sommario
1 Einleitung.- 2 Randbedingungen für das Schaltungsdesign.- 2.1 Prozesstechnische Gesichtspunkte.- 2.2 Auswirkungen auf das Schaltungsdesign.- 2.3 Schaltungstechnische Lösungsansätze mit speziellen Prozessoptionen.- 2.4 Schaltungstechnische Lösungsansätze mit speziellen Prozessoptionen.- 2.5 Vergleich der Schaltunge.- 3 Sigma-Delta-Modulatoren in Switched-Opamp Technik.- 3.1 Grundlagen von Sigma-Delta A/D-Wandlern.- 3.2 Verwendete Topologien.- 3.3 Anpassung der Modulatoren an extrem niedrige Versorgungsspannung.- 3.4 Switched-Capacitor Realisierung.- 3.5 Einfluss von nichtidealen Bauelement-Eigenschaften auf das Modulatorverhalten.- 3.6 Schaltungsbeispiel 1: Sigma-Delta-Modulatoren verschiedener Topologien.- 3.7 Low-Voltage MOSCAP Design.- 3.8 Schaltungsbeispiel 2: MOSFET-only Sigma-Delta-Modulator.- 3.9 Vergleich zu anderen auf dem Sigma-Delta Prinzip basierenden A/D-Wandlern.- 4 Möglichkeiten der Reduktion des Leistungsverbrauches bei Switched-Opamp Schaltungs.- 4.1 Dynamische Anpassung der Stromaufnahme von Baugruppen.- 4.2 Verändertes Taktschema.- 4.3 Schaltungsbeispiel 3: Sigma-Delta-Modulator 2. Ordnung mit verändertem Taktschema.- 5 Sukzessiver Approximations-Wandler.- 5.1 Wandler-Architektur.- 5.2 Schaltungsbeispiel 4: Sukzessiver Approximation-Wandler für eine minimale Versorgungsspannung nahe der Transistoreinsatzspannung.- 5.3 Vergleich zu anderen auf dem sukzessiven Approximationsprinzip basierenden A/D-Wandlern.- 5.4 Vergleich zu anderen Wandlerarchitekturen.- 6 Zusammenfassung.- 119.- 119.- 119.- 117.- 119.- 139.
