طراحی تقسیم کننده فرکانسی دو سطحی 3/2 کم توان با تکنیک GDI در فرکانس سازهای کسری برای کاربردهای سونار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

عضو هیات علمی

چکیده

فرکانس ساز یک قطعه اساسی در سیستم‌های الکترونیکی است که بیشتر در انتقال و پردازش سیگنال‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این مدار از زیربلوک های متفاوتی برای تولید سیگنال‌های فرکانسی با دقت و پایداری بالا استفاده می‌کند. یکی از زیربلوک هایی که نقش زیادی در افزایش دقت و سرعت و کاهش توان مصرفی دارد، تقسیم کننده فرکانسی می باشد. در این پژوهش یک تقسیم کننده فرکانس دوسطحی 3/2 برای کاربردهای کم توان پیشنهاد شده است. استفاده از تقسیم کننده

دوسطحی در فرکانس ساز کسری باعث بهبود پهنای باند کانال، فرکانس مرجع و نویز فاز مدار می شود. در این طراحی به منظور کاهش توان مصرفی و افزایش سرعت، از فلیپ فلاپ TSPC و تکنیک GDI استفاده شده است. بخش گیت های منطقی در این طراحی شامل MUX_GDI و AND_GDI می باشد. با استفاده از تکنیک GDI می توان ولتاژ تغذیه مدار را کاهش داد که تاثیر زیادی در کاهش توان مصرفی دارد. به منظور بهبود سوئینگ خروجی سلول های GDI در ولتاژ تغذیه پایین، از تزانزیستورهای کمکی در این سلول استفاده شده است. محدوده فرکانسی تقسیم کننده دو سطحی طراحی شده، از GHz 2/0 تا GHz5/4 می باشد. متوسط توان مصرفی ، 15.25µW می باشد. مقدار FoM در ماکزیمم فرکانس مدار برابر با 197GHz/mW می باشد. همه نتایج بدست آمده مربوط به شبیه سازی post layout می باشد و در تکنولوژی 65nm CMOS صورت گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design of Low-Power Divide-by-2/3 Prescaler with m-GDI Method in Fractional-N Frequency Synthesizer for SONAR Application

نویسندگان [English]

  • Reza Mardani
  • Mohammad Zare Ehteshami
  • Ayoub Khodaparast
Academic staff
چکیده [English]

In this paper, three frequency divider structures for low-power and high-speed applications are proposed. In this design, true single phase clock (TSPC) flip-flop, AND modified gate diffusion input (AND_m-GDI) gate and multiplexer modified gate diffusion input (MUX_m-GDI) gate are used. This technique provides the dividers with reduced power consumption and high speed. Also, these blocks have a good performance at low supply voltage, which has a great effect on power consumption reduction. In order to improve the output swing in m-GDI cells under the mentioned supply voltage, complementary transistors have been used. The ÷2/3, ÷3/4 prescalers and ÷23/24 frequency divider are designed. Finally, according to the techniques used in this paper, a two-level frequency dividers with different values is proposed. The proposed frequency dividers are able to operate to 4 GHz, and their figure-of-merit (FoM) values in compared to other frequency dividers are improved, considerably. The maximum frequencies for the 2/3 and 3/4 are 4.5 GHz and 5 GHz, respectively. Average power consumption at frequency of 2.4 GHz, for the divider 2/3 and 3/4 are equal to 15.25 µW and 16.37 µW, respectively. The FoM values for the proposed frequency dividers in compared to others are considerably improved. Obtained results are based on post layout simulations performed with 65 nm CMOS technology.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sonar
  • Frequency synthesizer
  • Low power
  • Phase Locked loop
  • GDI