Amplificador operacional transcondutância de classe super-AB com polarização adaptativa de ultra-baixo consumo energético e ganho aprimorado para aplicações biomédicas

O amplificador operacional transcondutância (OTA) proposto neste artigo é um amplificador de impulso (BD), de estágio único, de classe super-AB, com polarização adaptativa, funcionando na região de sublimiar (ST) com uma fonte de alimentação extremamente baixa de ± 0.25 V, proporcionando um alto ganho. O núcleo de entrada do circuito OTA é composto por pares de entrada diferencial BD polarizados adaptativamente com base em seguidor de tensão invertido (FVF), que operam em modo classe-AB com uma abordagem de feedback positivo parcial (PPF). O circuito também emprega FVF e cargas de espelho de corrente de baixo consumo energético baseadas em auto-cascode (SC) em sua saída para obter ganho significativamente alto e frequência de ganho unitário. Além disso, o uso de cargas adaptativas baseadas em resistores semicondutores de óxido metálico (MOS) degenados por fonte eleva a corrente dinâmica de forma mais eficiente, melhorando assim a taxa de variação e a frequência de ganho unitário (UGF) sem consumir energia adicional. Utilizando a ferramenta cadence spectre e a tecnologia de processo de semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS) UMC de 0.18 μm, o OTA projetado foi simulado. Os resultados da simulação confirmam que o amplificador fornece um alto ganho DC de malha aberta de 75 dB, uma UGF de 18.75 kHz com uma margem de fase de 63.93º, e ruído referido à entrada (IRN) de 0.734 µV/Hz0.5 a 1 kHz de frequência. O OTA proposto consome apenas 60.15 nW de potência. Os resultados de desempenho confirmaram que o circuito OTA proposto é apropriado para aplicações biomédicas.