A Fast and Low-power Level Shifter Based on Improved Stack-based Cross-Coupled Structure for Low-power and IoT Applications
M. B. Ghaznavi-Ghoushchi | Azadi Zahra
URL :
http://research.shahed.ac.ir/WSR/WebPages/Report/PaperView.aspx?PaperID=158946
Date : 2021/06/22
Publish in :
صنايع الکترونيک
Link : http://ei.sinaweb.net/article_591598.html
Keywords :سيستمهاي چند ولتاژي، مبدل سطح ولتاژ، طراحي کم-توان، طراحي زير استانه، اتصال متقابل پشتهاي
Multi-supply voltage system Level shifter, Low-power desig,n Sub-Threshold Operation ,Stack cross-coupled structure
Abstract :
در این مقاله یک مبدل سطح ولتاژ کم توان و سریع با محدوده تبدیل ولتاژ زیر استانه به ولتاژ متعارف تکنولوژی هدف ارائه شده است. سریع و کم توان بودن مبدل پیشنهادی به دلیل ساختار اتصال متقابل پشتهای بهبود یافته است. به منظور کاهش بیشتر توان ناشی از جریان اتصال کوتاه، در خروجی از یک معکوسکننده با ورودیهای مجزا استفاده شده است. برای کاهش سوئینگ ولتاژ در حلقه فیدبک، و ایجاد اختلاف بین زمان روشن و خاموش شدن ترانزیستورهای خروجی از ترانزیستورهای اتصال دیودی در حلقه فیدبک استفاده شده است. نتایج شبیهسازی Post-layout در تکنولوژی استاندارد 180 nm CMOS نشان میدهند که مبدل پیشنهادی میتواند در تبدیل 4/0 ولت به 8/1 ولت در فرکانس یک مگاهرتز با توان مصرفی 23/89 نانووات و تاخیر انتشار 68/23 نانوثانیه صورت صحیح عمل نماید. این مدار با توجه به توان کم و رنج ولتاژهای کارکردی برای کاربردهای برچسب های اینترنت اشیا بخصوص در بخش جداسازی نواحی کم مصرف و با ولتاژ پایین از بخش های پر مصرف و با ولتاژ بالا قابل استفاده است.
This paper presents a low-power and fast voltage level shifter that can convert sub-threshold logic levels to the conventional level of target technology. The proposed design performs fast and low-power operations due to the improved stacked-based cross-coupled structure. In order to reduce the power consumption caused by the short-circuit current at the output driver stage, the output inverter is modified to have phase-changed inputs on PMOS and NMOS transistor gates. Additional diode-connected transistors in the feedback loop are used to reduce the voltage swings in the feedback loop, and to make a difference between the on and off time of the output transistors. Post-layout simulation results on standard 180 nm CMOS technology show that the proposed level shifter can convert 0.4V to 1.8V at a frequency of 1MHz with a power consumption of 89.23nW and a propagation delay of 23.68ns correctly. The proposed design is suitable for Internet-of-Things (IoT) sensor tags due its low-power and converted voltage levels with emphasis on the boundary of low-voltage low-power and normal-voltage high-performance sub-units.
Files in this item :
Download |
Name :
158946_17659854276.pdf
|
Size :
1Mb
|
Format :
PDF
|