Projeto de um Amplificador Operacional de Transcondutância Miller de Baixa Potência para a tecnologia CNTFET

Resumo

Com a evolução dos circuitos integrados, existe a necessidade de reduzir o tamanho dos transistores para responder à procura crescente de equipamentos com maior velocidade e menor tamanho dos circuitos. Atualmente, a tecnologia CMOS é dominante sobre outras tecnologias de fabricação. No entanto, a tecnologia CMOS chegará a um ponto em que as condições físicas serão os limites para a evolução do processo de fabricação de transistores. Dessa forma, é necessário constantemente buscar novas alternativas para a substituição da tecnologia CMOS, a fim de obter circuitos com menor consumo de energia, maior velocidade e menor tamanho. Neste intuito, um forte substituto da tecnologia CMOS, ou aditivo a esta tecnologia, são os transistores da tecnologia CNTFET, os quais utilizam nanotubos de carbono para compor o canal. Nessa nova tecnologia, a velocidade dos transistores tende a ser de 10 a 100 vezes mais rápidos que a tecnologia CMOS.Para o projeto de circuitos analógicos em tecnologia CMOS existem inúmeras metodologias que auxiliam o projetista no dimensionamento dos transistores, porém devido ao estágio inicial dos transistores CNTFET ainda não existem metodologias de projeto para circuitos integrados analógicos. Assim, uma maneira de dimensionar os transistores é realizada uma exploração do espaço de projeto, com o objetivo de encontrar soluções que atendam as especificações impostas ao circuito e otimizem a potência dissipada. Para isso foi utilizada a ferramenta UCAF. Esta ferramenta foi desenvolvida inicialmente para o projeto de blocos analógicos CMOS, porém devido a sua versatilidade é possível utilizar a ferramenta com outros tipos de transistores.Este trabalho tem como objetivo realizar o projeto de um amplificador operacional de transcondutância (OTA) Miller, de dois estágios. A ferramenta foi executada utilizando a heurística de Simulated Annealing e quanto ao simulador elétrico utilizado foi o HSPICE. Após a execução, foram obtidos resultados otimizados que atingiram as especificações impostas ao projeto. Para o amplificador operacional de transcondutância composto por CNTFETs com base nos resultados foi possível observar que em termos de consumo de energia ele apresentou resultados satisfatórios quando comparados com a versão CMOS equivalente.