C3MLS: An Ultra-Wide-Range Energy-Efficient Level Shifter With CCLS/CMLS Hybrid Structure

CMOS芯片 航程(航空) 阈下传导 炸薯条 晶体管 拓扑(电路) 电气工程 能量(信号处理) 电流(流体) 功率(物理) 电压 计算机科学 数学 材料科学 物理 工程类 量子力学 复合材料
作者
Cong Huang,Hailong Jiao
出处
期刊:IEEE Journal of Solid-state Circuits [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:58 (10): 2685-2695 被引量:18
标识
DOI:10.1109/jssc.2023.3266221
摘要

Level shifters (LSs) are essential circuit elements in digital integrated circuits with multiple power domains. Cross-coupled LS (CCLS) and current mirror LS (CMLS) are the classical topologies. However, CCLS has a current contention issue, while CMLS suffers from high static current. In this article, a CCLS/CMLS hybrid LS, $\text{C}^{3}$ MLS, is proposed for ultra-wide-range level conversions from extremely low voltage deep in the subthreshold region to nominal supply voltage. By maintaining the merits of CCLS and CMLS and utilizing them to kill the drawbacks of each other, the proposed $\text{C}^{3}$ MLS achieves limited-current-contention and static-current-free level conversions. Various other circuit optimizations, such as use of pass transistors, current limiter, multi-threshold voltage transistors, and short-channel effect aware sizing, are also applied for the proposed LS. A test chip is fabricated in the UMC 55-nm low power CMOS technology. The measurement results across 20 samples from ten dies demonstrate that the proposed LS achieves a propagation delay of 20.08 ns and an energy consumption per transition of 18.11 fJ (on average) for 0.3 V-to-1.2 V level conversion with 1-MHz input frequency. The proposed LS exhibits the lowest energy-delay product among the state of the art and an average static power consumption of 0.12 nW at $V_{\mathrm {DDL}}$ = 0.3 V. The measured average minimum convertible input level from 20 samples is 196 mV and 56 mV at 1-MHz and 10-kHz input frequencies, respectively. Furthermore, the proposed LS shows good delay scalability with supply voltage scaling.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
明亮的幻竹完成签到,获得积分10
刚刚
unicornmed完成签到,获得积分10
刚刚
背后妙旋发布了新的文献求助10
刚刚
茶茶发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
云山枫叶完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
leuskz发布了新的文献求助10
2秒前
Diliam完成签到,获得积分10
2秒前
打打应助zihuan采纳,获得10
2秒前
wlgank发布了新的文献求助10
2秒前
小蘑菇应助沐沐采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
lion完成签到,获得积分10
3秒前
微笑风华完成签到,获得积分10
4秒前
英俊的铭应助洁净的奇迹采纳,获得10
5秒前
缥缈幻柏发布了新的文献求助10
5秒前
木易发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
6秒前
Wang完成签到,获得积分10
7秒前
jingguofu完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
CC晨发布了新的文献求助10
7秒前
隐形曼青应助meanie采纳,获得10
8秒前
CipherSage应助开心果采纳,获得10
8秒前
七笙发布了新的文献求助10
8秒前
领导范儿应助Cecily采纳,获得10
8秒前
赘婿应助阮大帅气采纳,获得10
9秒前
cokevvv发布了新的文献求助10
9秒前
于冬雪发布了新的文献求助10
9秒前
zhhl2006发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
626发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6.3应助超级蘑菇采纳,获得10
9秒前
bkagyin应助10采纳,获得10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Terrorism and Power in Russia: The Empire of (In)security and the Remaking of Politics 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6045898
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7819827
关于积分的说明 16250020
捐赠科研通 5191307
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2777965
邀请新用户注册赠送积分活动 1761036
关于科研通互助平台的介绍 1644122