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Diseño optimizado de amplificadores CMOS de ultra bajo consumo

Hoy en día, la eficiencia energética se ha convertido en un requisito clave en varias aplicaciones, en particular para los dispositivos alimentados por baterías o los sistemas de energy harvesting. El amplificador operacional de transconductancia (OTA) es un elemento muy importante para lograr dicha eficiencia energética debido a que se emplea de forma generalizada en varias aplicaciones. Esto supone que una buena optimización del OTA puede repercutir de manera favorable en el consumo global de las mismas. De ahí que el diseño de OTAs con alta eficiencia energética se haya convertido en un importante tema de investigación. Un OTA de bajo consumo debe ofrecer un rendimiento óptimo en pequeña y gran señal para una corriente de alimentación Isupply especificada. Para cuantificar dicho rendimiento, se emplean dos figuras de mérito: la primera es FoML=SR·CL/Isupply= ImaxL/Isupply, siendo SR el Slew Rate, CL la capacitancia de carga e ImaxL la corriente máxima de carga. FoML evalúa el rendimiento en gran señal del OTA para una Isupply determinada. La segunda figura de mérito es FoMS=GBW·CL/Isupply, siendo GBW el producto ganancia-ancho de banda. FoMS evalúa el rendimiento en pequeña señal para una Isupply determinada. Una de las configuraciones del OTA más eficientes desde el punto de vista de eficiencia energética de las que se tiene constancia hasta la fecha son los denominados OTAs de super clase AB. En este trabajo fin de máster se propone desarrollar un marco teórico unificado para el diseño de amplificadores super clase AB. A partir de ese marco unificado se propondrán técnicas de optimización que permitan optimizar las figuras de mérito de pequeña y gran señal y por lo tanto diseñar los amplificadores más eficientes desde el punto de vista energético para una aplicación concreta.