• settling time
• slew rate enhancement
• ota
• switched capacitor

Lo scopo di questa tesi è quello di progettare amplificatori integrati CMOS a singolo stadio che minimizzano il settling time e il consumo di potenza nei sistemi switched capacitor. Quest’ultima tecnica si basa sulla sostituzione dei resistori con capacità pilotate da appositi interruttori in modo tale da ottenere una resistenza equivalente inversamente proporzionale alla capacità stessa e alla frequenza di commutazione degli interruttori. Nell’elettronica integrata questa tecnologia è diventata una tra le più richieste per una vasta gamma di applicazioni: convertitori, filtri accordabili, integratori, amplificatori, ecc. Lo studio del settling time viene fatto in modo tale da andare a ricavare una formula concreta che ci fornisce non solo un modo per calcolarlo ma che mette bene in evidenza la natura dei diversi parametri in gioco in maniera tale da vedere da cosa derivano e quindi riuscire in maniera facile a capire cosa influenza in maniera positiva o negativa il risultato. Inoltre questa analisi viene fatta seguendo una precisa ipotesi e cioè che l’amplificatore viene pilotato in modo da avere un brusco gradino come tensione differenziale d’ingresso, questo incide sul transitorio d’uscita dell’amplificatore facendolo partire inizialmente in regime slew rate per poi entrare nella regione lineare dove la tensione avrà un andamento esponenziale. La velocità di risposta, o slew rate, è una grandezza elettrica che indica la velocità, espressa in volt su secondi, con cui è capace di variare la tensione d’uscita. La tensione d’uscita, dunque, invece di aumentare o diminuire seguendo l'andamento previsto nel circuito ideale, cresce o diminuisce con una pendenza sempre minore o uguale allo slew rate. Di fatto avere uno slew rate grande rimane un vantaggio per minimizzare il settling time visto che diminuiamo, per lo meno, il tempo in cui ci troviamo in questa regione. Dalle relazioni che quantificano il settling time si nota che i parametri dell’amplificatore giocano un ruolo importante, in particolare risaltano la transconduttanza, la corrente d’uscita massima, la corrente di alimentazione e la massima tensione differenziale d’ingresso. In questa tesi vengono presi in considerazione due tipologie specifiche di amplificatori a singolo stadio: il Folded Cascode e il Recycle Folded Cascode. Lo studio di queste due architetture ci ha permesso di valutare questi parametri e di metterli in relazione con le diverse specifiche del circuito in sé in modo da essere in grado di dimensionare correttamente il circuito per riuscire ad ottenere i parametri che ottimizzano il settling time. Sempre per migliorare il settling time, inoltre, viene utilizzato un circuito ausiliario in parallelo all’amplificatore principale chiamato Slew Rate Enhancement. L'idea base di questo dispositivo è che quando in ingresso si presenta una variazione di tensione brusca si va ad incrementare la corrente d'uscita massima dell'amplificatore in modo tale da migliorare lo slew rate e quindi diminuire il settling time complessivo. Tra le varie soluzioni viene studiato il Nagaraj Slew Rate Enhancement, oltre a questo vengono presentate due alternative in grado di migliorare le prestazioni di quest’ultimo a discapito di ingombro e corrente di alimentazione. Infine, viene progettato un dispositivo adattabile che comprende entrambe le architetture degli amplificatori e tutti e tre le tipologie di slew rate enhancement, questo dispositivo mediante diversi interruttori e segnali di controllo esterni è in grado di passare da un’architettura ad un'altra in modo tale da adattarsi in base alla situazione.