In d o n e sian   Jou r n al of  Ele c tr i c a l  En g in e erin g   a n d  C om pu t er S c ien ce   Vol.  14, No.  1, April 2019,   pp.  230~240  ISSN: 2502- 4752,  DOI :   10.115 91/ijeecs. v 14. i 1 . pp230-240          230     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/ i j eec s   Comparative stud y of symmetr ical O TA  performance i n  180  nm, 130 nm and 90 nm   CMOS technology      W a n   Mo h a m m a d  E h s a n  A i m a n  bi n   W a n  J u s o h,   S i t i   H a w a  R u s l a n ,   N a b i h ah   A h m ad ,   Warsu z ar in a  Mat  Jub a d i , R ah mat   S a n u d i n  Faculty of E l ectr i cal  a nd  E l ectron i c   Engin eering,  Uni versiti  T u n   H u s s e in  O n n   M a l a ys ia ,   M a l a ys ia       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Jun 12,  2018  Re vise d D e c 1, 201 8   Ac ce p t ed  J an  12 ,  2 0 19      In   t hi s  p a pe r,  t he   c om pa ra tiv e   s tud y   o f  sym m e tric a l   O pe ra tion a l   Tran scon du ctan ce  Am p l ifi e r  (OT A )  p e rf orm a nc e  betw een   180   n m,   1 3 0  n m   a n d  9 0   n m  CMOS   t e c h no lo gy   h a v e   b e e n   don e   th oro u g h l y   to   f in d  the   re la tion sh ip  b e t we e n   v olta g e   s u p p l y  a n d  bia s   c u rre n t   w ith  p e r fo rman ce  param e ters   ( g a in ,   pow er  c o n s u m p tio n   a nd   C om m o n - Mo de  R eject ion   R at i o   (CM R R)).   T h e   O TA  w h i ch   a do pt s  s y mm etri cal  t op ol ogy   i s  d e sig n ed  caref ul ly  a n d   s im ul a t ed   u si ng   S yn ops ys   H S p i ce  so ftware  a n d   t he  result s  are  caref ul ly  a n a lyzed   a nd  co m p are d .  T h e  sy mm etrical   O TA   d esi gned  i n  90   n m   CM OS   t echn o l o g y   i s  f o u nd  to   b e  th e  b e st   b ecau se  t he  p o w er  c o n s u me d   i s   on ly   9 . 83  µW   f ro m  ± 0 . 9   V   v oltage  s u p p l y   and   t h e  OT A  ach iev e d  55 .9   d B   o f   th e  D C   g ain.   T h e   C M RR  of   t he  s y m m e tri c a l   9 0  nm   O TA  i s  14 0  dB  w h ich  is  su ffici e n t  t o   r eje c t   th e  c o mm on-m ode  s ig nals  i n   electro cardi ogr am   ( ECG )   in pu t  sign al.   T h e  s y m m e tri cal  90  nm   O TA  i s  s u i t able  t o   be  i mple me nte d   a s  bi oam p lifi er  i n   ECG  sig n al  d ete c t i on   s y s t e m  as   i t   con s u m ed   l o w   po wer  an d   has   a h i gh CM RR charact erist i c.  K eyw ord s :   Bioa mpl i fier  Bio-p o t en t i a l  sig na ls   El e c t r o c a r di ogram   Lo w P o wer  S y mme t r i c a l  O T A   Co pyri gh t © 2 019 In stitute  of  Adv a nced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Wa n  Mo ham m a d  Ehsa n   A i m an  b i n  Wa n  Jus oh,   Fa cult y   o f   E l e c t rica l   and  E l e c t r on ic E n g i n ee rin g ,  U n i v ersi ti   T un  H u ssei n  O nn  Ma lays ia,  Pa rit   Raja,  86 4 00  Bat u  P ahat,   Joh o r,  M ala y si a.  Em ail:  ge1 7 0 0 9 2 @ sisw a . ut h m . e du.m y       1.   I N TR OD U C TI O N    Rec e n t l y,   t he  t rend  o f   d e v e l o p in g  t h e  b i o-m e dica l  dev i c e s  usin g   p orta b l e  ba tter y   i s  ris i n g   i n  c u rren t   elec tr on i c   m ar ket  [1] ,   [ 2].   Thi s   t ren d   i s  du e  t o   i mpr ove m e nt  a n d  a dva n c em ent  i n   V LS I  scali ng  tec h no log y   w h ic h l e a d s to more   de ve lo p m e n t   o f  ana l o g   a nd d i g i t a l   c i rc uits  in su b -mic ron  s i ze   [ 3] , [4].   T his  c o n d it io n ha s   i t s   o wn   b e n efi t s  wh ere   t h e   c i rcu i t   can   b e  o p e rat e d   a t   l o w er  v ol ta g e   s up p l y  a n d   hav i ng  low e r   pow e r   con s um pt io n.  B ut,  d u e  t o   s h o rt-c ha nne l  effe cts  (S CEs)   a p p e a re d  d u e  to  t e c h n o l o gy  sca l i n g,  m ost  o f   a na lo g   and  di gi ta l e l e c t ro nic  circ ui ts expe r i ence d de gr ada t i o n in t h e   perform ance aspect.   I n   m edica l   w orl d ,  bi o-p o te nt i a l   si gna l s   d etec ti o n   i s  th e   m o st  f a m o u s   and  rel i a b le  w ay  u se d  b y   me dica l  pr ac ti tio ne r  t o   d ia g nos e  the   m e d i ca l   c o n d iti on s   of  t he i r  pa tie nt s.  T here   a r e   s e v era l   b i o - p ot e n t i a l   signa l   de tec tio ns  b e i ng  k n o w n  i n   m e d i c a l   w orld  s uch  a s   e lectr o e nce p ha lo gra p hy,  e l e c t r o my ogra p h y   a n d   elec tr ocar d i o g r a ph y.  T he   c om m o n  b i o- pote n tia l  s i g n a l s  pro duce d   b y   h uma n   b od y  ar e  el e c troe nc ep ha lo gra m   (EMG ),   e lec t r o myo g ra m  ( E MG )  an d  e l e c t r oca r di ogram   ( ECG ) .   These  bi o-p o t en t i al   s i g na ls  h a v e   c o m m on  cha r ac t e ris tics ;   l ow   v o l t a ge  a mpli tude   a n d   l ow   f r e q u e n cy   r ange.   T ab le  1   s h o w s   t he   v o l tage   a m p li t ude   r a nge   and  fre que ncy  of sta te d  bio- pote n tia l  si g n al  [ 5].  El ect ro c a rdi o gra p hy   i s  on e   o f   t h e   b i o -p ot en ti al  s i g n a l   d e t ect io n  a dop te d  in   m edica l   w or ld   w her e   i t   is   a  pr ocess  o f   r ec ord i n g   e lec t ri cal  w a v efor ms  c alle d  ECG  t h at  a re   p ro duc ed  b y   act iv i t ie s  of  h um an  h e a rt  [ 6].   The  E C G   si gn als  c o n t a i n  i n f o rma tion  i n   t h e   f orm   of  w av e s   a nd  se vera l   t i m e   i n t er va ls  b etw e e n   t hem   w h ic h   a r e  d e not ed  a s  PQR S T  seg m en t s   [ 6 ] –[ 9 ] .  Ea c h   s eg me nt   h as  d i f f e re n t   i nt er pretat i ons   o f  t h e  hear t   co n d i t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind ones i a n   J   E lec  En g & Co mp  S c i    IS S N : 2502- 47 52       Com p a r a t i v e  study  o f  sym m etric a l   O T A  perfo r m ance  in …  (Wa n  M oham m ad E h sa n Aim a n bi n W a n   Jus oh)   23 1 itse l f  wh ic h   m u s t   b e  trans l a t ed  p re c i sel y   t o   ens u re   t he  d i a gn os i s   o f  hea l t h   o f  the   pa ti e n t   hea r t  is  a c c u rate .  Ba se d  o n   t he   l i t e r a t ure s   [ 8],   [1 0] ,  [11],  the   vo l t a g e  am pl i t ude s  o f   E CG   r ange s  from   5   µ V   to  4   m V   and  t h e  fre que nc ies  range s fr om   0 .05 H z  to 25 0  kH z.        Ta b l e   1.  Chara cteris ti cs of  t h e   S t ated  B io-P ote n tia l  Sign als [5 ]  O r ga ns  B io-pote n tia l  Si gna ls   A m p litude   ( m V )  F r e que n c y   Ra ng e   ( H z )  B r a i n   E E G   0 . 0 005  t o   0 . 3   0 . 5   t o 150   H e a r t   E C G  0. 5  to  4   0 . 01  t o   250   M u sc l e s   E M G  0. 1  to  5   U p  t o   2 K       I n   E CG   d e t ec ti o n   s ystem ,   t he re  a re   s e v era l   m ain  c o m p one n t s  im pl emen t e d   su ch   a s  o p e ra t i on a l   am plif i e r, low -pass fi l t e r   a n d   a nal o g-t o - d ig i t al  c o nver t er   ( A D C )   [12] . O p era t i ona l am pli f ie r  in E CG  de t ec tio n  syste m  is ca lle d  as b ioa m pl i f i e r   w h e r e i t  fun cti o ns to  a m p l i f y  the   m i n u t e a m plit ude o f E C G   si gna l i n to hi g h e r  and  ac ce p t ab le   a mpli tude   l e v e l   s o  tha t   t h e   E CG   s i g nal  ca n  be   p r o c e ssed   by   n ext   co mp on en ts  i n   d e te ct i o n  syste m .   A s   b i o am pli f ie r  is   t he   m ai n  b u il di ng   b l o c k   i n  t h e  de tec t i o n   s ys tem ,   i t   w i ll   c o n sum e   l o t s  of  p ow er   dur in g o p er at i o n  and  inc r ea si n g  the  p ow er  consum pti on  of t he  d e tec t i on sy stem  itse l f [ 1 ]– [3],  [10] .   A s   a   r e s ult,  i n  or der  t o   d e s i gn  a  s u ita bl e  bi oam p lifie r  w i t h   u l t r a-l o w   pow er  c ons um pti on  w ith   s u f f i c i e n t   s i g n a l  s w i n g s ,  a  n e w   t o p o l o g y   i s  n e e d e d   t o  b e   i m p l e m e n t e d   i n  t h e  c i r c u i t  d e s i g n   o f  t h e   bi oam p li fier .  Ba se d  o n   t h e   l i t era t ur es,  symm etrica l  or   c ur rent  mirror   Ope r ati o n a l  Tr ansc on d u c t anc e   A m pl i f ie r  (O TA )  top o lo gy   i s  im p l e m e n te d  in  d es i g n i ng  the  b i oam p lif i e r  to   a ch iev e   u l t ra-lo w   p o w e r   c o nsu m p t i o n   wi th   b ett e r  no ise   i m mu ni ty .  In   a ddi tio n   of  h av i n g   t ho se   u l t ra-l o w   a n d   l o w-n o i s e  ch a r act eri s ti cs,  the   b i oa mpl i f ie r  sho u ld  a ls o  b e   a b l e  t o   a mp l i f y  the   E C G   s i g n a l   u p   t o   ac ce pta b l e   l e v e l   f or   b e t t e r  pr oce s s i ng  i n   the ne x t   s t a ge  o f de t e c t i on  sy ste m .   Th is  p a p er   i s  orga nize d  a s   f o l l o w s .  In  s ect i o n  2,  t he  p rop o se d  des i gn   o f  sym m e t r i c a l  O T A   i s   di sc usse d  in  d etai ls.  The   cur r ent  m i rrors  a nd  per f orm a nce   par a m eters  also  a re   d esc r ibe d   w it h  de ta il s  in  t h i s   sect io n.  I n  sect io n  3,  t he  s im ula t i o n  s t ep s  a r e  show n  t o ge t h er   w ith  d e t ai le d  repor ts  o n  t h e  sim u la tio n  r e su lt s   and  l a stl y ,  in sec t i o n  4  t he  c o n cl usi on.       2.   PROPOS E D  DESIGN  The   O T A   w ith   s ymm e tric al  o r  ba l a nce d   t op ol o gy  i s   i m p le m e nted  i n  b i o - p o t e n t i a l  d e t e c t i o n   s y s t e m   b e ca use   of  l a r g e r  t r an s c o nduc t a n c e,  l arg e r  sl ew  r at e   and   l a rg er   g a i n  ba ndw idt h   ( G B W)  p r oduc e d   dur in g   opera tio n of t h e  O TA . The desi gn  of circ u it is cons truc te d from  seve r al cu r r e nt m irrors whic h  a c tin g as acti v e   loa d   t o  ea c h   o the r .  Sym m e trica l   O TA   i s  a l so  c a lle d  a s   t hree   c ur r e n t  m i r r o r s  O T A  w h e r e  t h e   d if fe rent i a l  in p u t   pair  c onsists  of  t w o   N M O S   trans i s t o r s .  T h e r e   a r e  s e l f - b i a s e d  i n verte r s   an d  t h r ee  s i mple  c urr e nt  m irrors  a d opt e d  t o   bi as t h e  i nv ert e rs i n   t h e ci rcu i t .    Base d   on [ 13] , t he  v o lta ge  g a i n, A V of  s ymm e tric al O TA   i s  gi v e n  a s  Eq u a ti o n   1  a nd E q uat i on 2.     1 56 () m v ds ds g AB gg  ( 1 )     85 34 (W/ L ) ( / ) (/ ) ( / ) WL B WL W L   ( 2 )     The  ga in ba n d w id th,  BW val ue  i s  g i ve n b y   E q u a t ion  3,     1 2 m L g BW B C  ( 3 )     w ith  C L   a s the   loa d  c apa c i t a n ce  and  t h e   s l ew  r ate, S R   is giv en by  E qua ti on 4 ,     DC L I SR B C   (4)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2502- 4752  I n do n e si an  J  E l e c   E n g   &   C o m p  S ci , V o l .   1 4 ,   No. 1, April 2019 :   230 –  2 40  23 2 w h er e  t h e   ID C   i s  the  b ias i n g  c i r cu it .   T h e   de si gne d b i o a m p li fier   s hou l d   w o r k   i n  i nv e r sion   r egi o n  a s   m e n t i o n ed  in   [ 1 4 ] .   T he  s y m m e trical  a m p lif i e r  w i t h  ga i n   ba ndw id t h   o f   50 0 k H z   w il l  p r od u c e  a b o u t   3 00   m V / µ s   a s  w r it ten   in Equation 5.    4 * 600 * T SR nV BW mV BW   ( 5 )     wher e  n   i s  s l o p e  fac t or   i n  w e ak  i n v e r si on.  S o  ba sed  on  t h e  sta t e m e n t   a bo ve,   i t   c an  b e  sa id  t h a t  S R / B W  is   direc t l y  pr o por t i o n al  w i t h  I DC /g m   a s  sta t e d  in  Eq uat i on 6.     D C m I SR GB W g   (6)     The r ef ore  in  o rder  t o  impr ov e   t h e  s l ew   r a t e   of  t he   a m p l i f i e r   w i th out   a ff ect ing   t h e  g a in   b a n d w idt h ,  t h e   b i as  c u rrent   t o   tu rn   o n   each   t ra n s i s t o r  i n   t h e   b io amp lif ie r   m ust  be   i nc re ased  w hi c h   c ons e que ntl y   w oul d   incre a se  t he  t o t al  p ow e r   c on sum p t i o n   o f  t h e   b i oa mpl i fie r .   H e nce   b ased   o n   th e   sy mmet ri ca l   OTA  t h e o ry ,  ce rtai n  tech n i que s  m u s t   b e   ad op te d  in t o   t he   O TA   t o  ens u re   t here   a re   t rade -offs  be tw ee n  bi oa m p lif i e r  perform ance  i n   ter m s  of slew   rate  and  ga in b a n d w i d t h  w it h the  t o t a l   pow er  c ons um pti on  of t he  b ioa m p l i f ier.   Th e  sy mmet ri c a l   OTA  i s   d esi g n e d   by   f i x i ng  th e  d i mensi on  o f   t ra n s i st ors  in   d iffer e n t i a l  in p u t  pa ir  st a g e  and c u rre nt   m irr o rs stag e   a s  sta t e d  i n [15]  w hic h   a re  gi v e n   b y   E qua t i o n   7  a n d  Eq u a t i o n 8.    11 (/ ) M SW L  ( 7 )     1 2 3 4 56 78 ,,, M MM M M M M M SS S S S S S S   ( 8 )     wher e S is the  d ime n si o n  of t h e  t r ans i stors  in  t he OTA .   Th is  t e c h n i que   o f  des i g n in g  s y mm etrica l  O T A   is  easier   to   b e  imp lem e n t ed  a s  it  r e d u ce d   t h e  num ber   of  c h a n g ea b l e   para me t e rs  t o  four  d im ens i on  of  t r a ns istors  a nd  o n e   t a i l  cur r e n t  or  b ias  c u rr ent  i n to  t he  O TA .  In  t h i s  pa pe r,  t he  s ym me t r ic al  O TA   i s  d e signe d   w i th  t hr ee  c o mpl em entar y   m eta l   o x i de  s em ico n duc t o r  (CMO S )   t ec hn olo g ie s  w h ic h  are   18 0  nm ,  13 0  nm  a nd  9 0   n m.  E ach  o f   t he   O TA   d esigne d  i n   1 8 0   n m ,   130  nm   and  9 0   n m   use d   t he  s a m e   sy mm etrica l  top o l o gy  a n d  t h e  sa me   d ime n sio n   o f  t r a n s i st ors   as  c alc u la te d   ear l i e r .   The  d i m e ns io n   o f   t r a ns istors  a re   c alcu la te d  car eful l y   t o  e n sure   t her e   i s  a   ba la nc e  t r ade- offs  b e t w een  p o w er   con s um pt io n  a nd  ga i n   o f  t h e   O T A .   F igure   1   show s  t h e   s t r u ct ure  o f  t h e  s y mm etric a l  O T A   a nd  di m e n s i on  of  trans i s t or s  is  s how n in Ta b l e   2 .           F i gure  1.  S tructure  of s y mm etric a l O T A   [15]    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind ones i a n   J   E lec  En g & Co mp  S c i    IS S N : 2502- 47 52       Com p a r a t i v e  study  o f  sym m etric a l   O T A  perfo r m ance  in …  (Wa n  M oham m ad E h sa n Aim a n bi n W a n   Jus oh)   23 3   Table  2 .  Dim e n s i on of   Trans i stor s in OTA  T r a n sistor  W i d th  o f   the   T r a n s i stor,   W   ( µ m )   Le ngth  of  t he   T r a nsi sto r , L ( µm )   M1  &  M2   2   1   M3  &  M4   3   1   M5  &  M6   6   1   M7  &  M8   0 . 2 4   1       2.1.   Curre n t  Mirror   I n   a na lo g  i n t e grate d   c i r cui t   (IC)  desi gn   a n d   i n  the   opera t i o n al   a mp lif i e r  ci rc u i t   it se lf ,  on e   of   t he  essen tia l   su b- circ uits   b ei n g   ex te nsi v e l y   use d   i s  c u rre nt  m irror s .  C u r r e n t  m i r r o r s  a r e  i m p l e m e n t e d  i n   opera tio nal  am pli f ie r  a s   b iasi ng  e l em ent s   t o   pow er  up  al l  tra n s is tors  a n d   a c t s  as  a cti v e   loa d   i n   am pl ifi e r  t o   pro duce d   h i g h   A C   v ol ta ge  g ai n  [1 6].  In  t hi s  pro p o se d  de sig n ,  si mp le   c urr e nt  m irro r  is  u se d  b e c a u se  i t  con s um ed  l ess e r   power   w he n   com p are d   t o  t h e  casc o de  c ur rent  m irr or   [ 4] .  The   prop ose d   O TA   b i o am pl ifier   con s is t s   o f  t h r e e  simp le  c ur rent   m irror s ,  M 3   a n d   M 5,  M 4  a n d   M 6   a n d   M 7   a n d   M 8.   F or  t he   s ub-c i r c u i t s   i n  the   O T A ,   M 1  an d  M3   a n d   M 2  an d  M4  a c t   a s  se lf-bia sed  i nver t er s.   T he  pri n ci ple   o f   c urre nt  m irror  is  t he   c han n e l   curr ent  o f   t w o   t rans istors  w i t h  eq ui va len t   g ate- so ur ce  po te nt ia l  sho u l d   b e   e qua l  [1 6].   T h e   ou t p u t   c ur rent  a n d   reference  current  i n  s i m p le  c urre nt   m i r ror  ca n  be   d e s c r i b ed  b y   Eq ua tio n  11  w i th   t he   a ssum p tio n  M 1   i s  in   sat u rati o n  m od e  as ind icate d   i n Eq uat i on 9     11 DS GS VV   (9)     A n o t her  assum p t i on i s  V DS 2  m ust  grea t e r tha n   V T2 , as   in Equation 10    22 2 DS GS T VV V   ( 1 0 )     Wi t h  the se  c on di tio ns t he  M O S F E T e q ua t i on   i s  i n   s at urat io n   m ode   a s show n by  E qua t i on  11     2 21 12 1 () ( 1 ) ou t D S ref D S IV WL IW L V   ( 1 1 )     2.2.    Per f orma n ce  Parame ter s   S e veral  par a m e ters  e xtract e d   f ro m  th e  OTA  are  g a in ,  CMRR  a nd   p o w e r  co nsum p t i o n.  T hes e   para me ters  a r e   e x t r a c t ed  fro m  the   de sig n e d   O TA   by  a n a l yz in g  t h e   r e s u lts  f r o m  the  s i mula ti on s  an d  ar e  used  to de t er mine  t h e  le v e l  o f  perf or ma nce  of  t he  de s ig ne d  O T A .     Open Loop  D C  Gain  The   ra ti o  of  c h a nge   i n  o u t p ut   v olta ge  t o   t h e   c h a nge   i n  i n p u t  v o lta ge   o f  t h e  O T A  ca n   b e   d e f i n e d   a s   ope n  loo p   D C   ga i n   w h i c h   c a n   b e   me as ured  u s i ng  Eq ua ti o n   1 2.   T he  ope n  lo o p   g a i n  is  a ls o  kn o w n  as   di ffe re nt ia l m ode vo l tage  am p lif i c at i on or  g a i n.     (O UT ) () 20 l o g PP D PP I N V A V  ( 1 2 )     C o m m o n  M o de   D C   G a i n   The   rat i o  o f   c h a nge   i n  o u t p u t   v o lta ge  t o  i n pu t  v o lta ge  w he n   bo t h  o f   i npu t  vo l t a g e s   s up pl i e d  i n t o   t he   O T A   is  i n  the   sa me   p h a se.   I t   a ls o  k now n  a s   c omm on  mode   v o l tage   ampli f i c at io n   and   c a n   b e   me as u r e d   u si ng  Eq uat i on 1 3 .    ( OUT ) () 20 l o g PP C PP I N V A V  ( 1 3 )         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                           I SS N :   250 2- 4 7 5 2   In do n e sia n   J  Elec Eng   &   C o mp  S ci,   Vo l. 1 4 ,  No . 1 ,   Ap r i l  2 0 1 9   :    230  –  2 4 0   23 4 Co mmo n   M o d e  Rejectio n Ra tio   (CMRR )   CMR R   i s  de f i ned  as  r at i o   o f   di ff er e n t i al  m ode   g a i n  to  c o m mon  mo de   g a i n  a n d  c a n  be   m e a sur e d   us in g  E q ua ti o n   1 4 .   I t   i s  a l s o   know n  a s   m ea sur e m e nt  u se d  t o   qua n tif y  the   a b il ity   o f   e l e c t ron i c  dev i ce   t o   rejec t   c o mm on  mode   s ig nal s .   The   ide a l  val u e  o f   C MRR  s h o u l d   be   i n f in it y   w h e r e   t he   v a l ue  o f  c o mm on  mode   g a i n   is  z er o  and  d i f f er e n tial  mode   g ai n  is  a s  hi g h   a s  possib l e  ( a c c o r d in g  t o   t he   s pec i f i c a tio n) .    () 2 0 l o g D C A CM RR dB A   ( 14)     Pow e r C o nsu m ptio n   P o w e r   consum pti on  in  O TA   i s  r e a l l y   i m p o r t a n t   a s  t h e  M O S F ET  t e ch n o l o gy  ha ve  r ea ched  t he  s ub- m i cr on  s i z e .   T h i s   i m p r ovem e nt   i n   MO S F ET  t e c h n o l o g y  le ads  t o   t he   u nw ante d  sh or t- ch a nne l  e f fe cts  o c c u r r e d   i n  t h e  t r a n s i s t o r s  i t s e l f   w h i c h   af fecting   th e  O T A   p e rfo rman ce  i n   a   ba d  w a ys.   O n e  of   t he   m ain  s o ur ce s  o f   h i g h   pow e r  c o n sum p t i on  in  O TA   i s  lea k a g e c u r r e nt   i n   MO S F ET.   T he  p ow e r   consum pt i on  of   O TA   d esi gne d  in  t h i s   pa p e r   can  b e  m e a s ur ed  u si ng  Equa t i on  1 5 .     56 () * ( ) DC DD S S PI I I V V    ( 15)       3.   S I M U LA TI O N   R E S U L T S   A N D   A NA LY S I S  I n   t h i s  se ct ion,   a   c ompa r i son   of   t he   s im ula t i o n   r e su l t s for   s y m me t r i c al  O TA  d e s ig n e d   us in g  di ff e r e n t   C M O S   t e c h n o l og y;  1 8 0   n m ,   130  nm  a nd  9 0   n m   w e r e   p r e se n t e d .   Each  o f  t h e   O T A  i s   a l s o   s i m u l a t e d  u s i n g   di ffe r e nt  s u ppl y  v o l ta ge  a nd   b ia s  c u r r ent  t o   d e duc e  the   r e lat i o nshi p  of  s u p p l y  vo lt age   a n d  bias  c ur r e n t   tow a r d s  the  pe r f or m a nc e  of  O TA   i n  t e r m s  of   g a i n,   C M R R ,   s le w   r a t e  a nd  p o w e r   cons u m p t i o n.   T he   t e s t b enc h   c i r c u i t   of   s im u l at ion  c o nsi s ts  o f  O T A   a n d   a  loa d   c a p aci t o r   w i t h   d i f fer e n tia l  inp u t s.  T he   i n p u t  s i gna l s   c hose n   a r e  pos iti ve  p e a k- t o - p e a k  v o lt age   w ith  a mp li t u de   o f   2  mV   a nd   - 2   m V  with   f requ e n cy   o f  2 5 0   Hz.   Th e  reason  in   c ho os in g   t h ose   va lue s   o f   vo lta ge   a nd   f r e que nc y  a r e  t o   i m i t a t e  th e   EC G  si gn al   a t  its  m a x i m u m   a mp l i t u d e   a n d   fr e q ue ncy.   F i gur e  2  show s  the  t e stbe nc h  c i r c u it  f o r   si m u la t i o n s  of   t h e sy mme t ri ca l   OT A.           Fi g u re  2 .  Sc h e m a t i c   o f  t es t b en c h   c i r cu it   f o r   s y m me t r i c a l   O T A       3 . 1 .  S u p p l y   V o lt a g e   a nd  Perfo r ma nce Para met ers   In   t hi s   si mul a ti o n ,   t h e   s upp ly   v olt a g e   o f   OTA  i s   v ari e d  fro m  ±0 . 6  V  u p   t o  ± 0 . 9   V   i n   o r d e r   t o   in ves t i g a t e  t h e   r e lati o n sh ip  b etw e en  s up ply   vo lt a g e  a nd  p e r f or m a n ce   p aramet ers  (g a i n ,   C MR R   a n d   po we r  c onsum p t i o n) .   F o r   th is  s im ul atio n,   t he  b ias  c u r r e nt ,   I D C  is   f i x e d   a t   1 0   µ A .   I n  or de r   to  e xt r a c t   D C  ga in  a n d   C M R R   p a r a m e t e r s  f r o m   t h e   O T A ,  t h e   t r a n s i e n t  a n a l y s i s   i s  d o n e   o n t o  t h e  O T A  a n d   t h e   r e s u l t s  a r e  a n a l y z e d .   F o r   the  c o m m o n   m o d e  ga i n ,   bot h  i n pu t   s i gn als  ar e   set  a t   t he   s am e  p h ase   ( 0 º )   a nd  for   di ffere n tia l   m o d e   g ai n,   pos i tive   i n put  s i gna l  i s   s et   a t  0 º   a n d   n e g a t i v e  in put   s ig na l   i s   s et   a t  1 8 0 º.  M e a n wh i l e  f o r  the   ave r age   power   c onsum p t i o n,   t he  v al ue  i s  e x t r acted   f r o m  the   S i mula ti o n   a n d   A n a l y sis  E nvi r onm en t  ( S A E)   t o o l   in  t he  H S p ic e   sof t w a r e .   F i gu r e   3   s h o w s   t h e   t r a ns ie nt  r es ul t  of  d i f fer e nt ia l  m od e  g a i n ,   Fi gu re  4   s ho ws  t h e   d i f f e re nti a l  mo de   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind ones i a n   J   E lec  En g & Co mp  S c i    IS S N : 2502- 47 52       Com p a r a t i v e  study  o f  sym m etric a l   O T A  perfo r m ance  in …  (Wa n  M oham m ad E h sa n Aim a n bi n W a n   Jus oh)   23 5 gai n   i n  de ci be l s   a n d   T a b le   3   r epre se nts  t h e  pe rfor ma nce  p a ram e t er s  e x trac t e d   from   t he   t rans ie nt   a na lys i s  for   13 0 nm  O TA .        F i gure  3.  T ransien t  r esul t s   f or  d i f fere ntia l   mode  of  1 3 0  nm   O T A       B a s e d   f r o m  t h e  t a b u l a t e d  r e s u l t s ,   i t  c a n   b e   s a i d  t h a t   v a l u e s   o f   g a i n  a nd  a v e r age   pow er  c on sum p t i o n   are   dire ct l y  pro por ti o n al  w i t h the   va l u es of v o l t a g e   s u p p l y.   W h en   t h e  v olt a g e   s u ppl y  suppl i e d   in to   t h e   O TA  i s  dec r ea si ng,  th e  ga i n   o f   O TA  is de cre a sin g  an d   t he  p ow e r  c onsum p t i on  o f  t he  O TA   i s  also  d ec rea s in g.           F i gur e 4.  A C anal ys i s   o f 13 0  nm  O TA in  dif f ere n t i a l   m ode       Tab l e  3 .  Com pa riso n of  P e r fo rm anc e  P ar a m eter s  for  18 0 N m ,  130 N m an d   9 0   Nm OTA   V ersu s Di f f e r en t   Vo lt ag e   S u ppl y  O T A   V o lta g e  Supply   (V )  G a in  ( dB )  A V G   P ow e r  (µW)   180  nm   O TA  ± 0. 9  47. 4   52. 05    ± 0. 8  46. 4   46. 45    ± 0. 7  44   40. 83    ± 0. 6  30. 2   34. 78  130  nm   O TA  ± 0. 9  55. 9   51. 09    ± 0. 8  55. 2   45. 69    ± 0. 7  54. 3   40. 29    ± 0. 6  52. 3   34. 90  90  nm  O T A   ± 0. 9  56   49. 30    ± 0. 8  55. 7   44. 07    ± 0. 7  55   38. 86    ± 0. 6  52. 9   33. 67          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2502- 4752  I n do n e si an  J  E l e c   E n g   &   C o m p  S ci , V o l .   1 4 ,   No. 1, April 2019 :   230 –  2 40  23 6 3.2.    Bias C u r r e n t  an d   Pe rform a n c e  Para me ter s   In   t hi s  si mul a ti on ,  th e  bi as  c u rrent ,   Idc  for  the  pr oposed  O TA  c i rcui t   to   b i a s  a l l  t r an si st o r s  in to  s a t u r a t i o n  m o d e  i s   v a r i e d   f r o m   2   µ A  u p   t o   8  µ A .  T h i s   s i m u l a t i o n   i s   exe c u te d  in  o rde r   t o  fi n d   t he   r ela t io ns hip   betwee n  su pp l y   v o lta g e   a n d   p erform ance   p a r am ete r s  (gai n,  C M RR  a nd   p ow er  c on su m p tio n) .  The  vo l t ag e   sup p l y   i s  fixe d   at  ± 0.9  V   for  th i s   s i m u l a t i on.   M e a nw h i le  f or  t h e   a v era g e  p o w e r  cons u m pti o n,  t he  v a l ue  i s   extra c t ed  f r o m  the  S A E  too l   i n  the  HS pice  softwa re.   The  tes t be n c h   c ircu it  i s   s e t   u p  sim ilar   to  t he  c ircui t   f or   si m u lat i on  i n   i nve st i g at ing  s u pp ly  v o l ta ge  a nd  pe rform anc e   p ara me ters.  F i gur e  5   sh ow s   the trans i e n t  r e su lt  o f  di ffe re nt ia l  mode   g a i n,  F i g ure   6  s h ow s  t h e   t r ans i e n t  r e su lt   o f  the   d i f f er en ti a l   m o d e  ga i n   a nd   T ab le  4   summ ar i z ed th e  per form ance  pa r am eter s ext r a c ted  from  the   t r a nsi en t   an aly s i s  o f 90  n m OTA.           F i gure   5.  Tra nsi e n t   r esul ts for  di ffe re nt ia l m ode  o f 9 0   n m  OTA           F i gure   6.  A C  a n a l ys is o f  90 n m  O TA  in diffe rent ial m ode       Tab l e  4 .  Com pa riso n of  P e r fo rm anc e  P ar a m eter s  for  18 0 N m ,  130 N m an d   9 0   Nm OTA   V ersu s Di f f e r en t   B i as C urr e nt   O T A  B i a s  C urre nt (µA)  Ga in ( dB )   A V G   Powe r (µW )   180nm   O TA  8   4 8   41. 57     6   4 8. 5   31. 10     4   4 8. 9   20. 65     2   4 9. 4   10. 25   130nm   O TA  8   5 6. 5   40. 73     6   5 7. 1   30. 41     4   5 7. 9   20. 14     2   5 8. 8   9. 966   90nm   O T A   8   5 6. 2   39. 41     6   5 6. 4   29. 54     4   5 6. 3   19. 67     2   5 5. 9   9. 83     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind ones i a n   J   E lec  En g & Co mp  S c i    IS S N : 2502- 47 52       Com p a r a t i v e  study  o f  sym m etric a l   O T A  perfo r m ance  in …  (Wa n  M oham m ad E h sa n Aim a n bi n W a n   Jus oh)   23 7 F r om   t he   t ab u l ate d   r es ults  i n  Ta b l e   4 ,   it  ca n  be   s a i d   t h a t   v a l u e  o f   g a i n  is  i n v erse ly  p ro p o rt io na l  w ith   t h e  va lu e   of   b i a s   c u rren t   s u ppl i e d  i n t o   O TA  a n d   t h e   v al ue   o f  av e r age   p o w e r  c ons ump t ion  is   d irec tly   pro port i ona l  w ith  t he   v al ue  o f  b i as  c ur ren t   s up p l i e d  i n t o   O TA .  W h e n  t h e  b i a s   c u r r e n t  s u p p l i e d   i n t o  O T A  i s   dec r ea si ng,   t he   g a i n  of  O TA   i s  i n cre a si n g   a n d   t he  p ow er  c onsum e d  b y   t he   O TA   i s  de cre a si ng.  B u t   f or  90  n m   O T A ,   t he  v a l u e   o f  gai n   i s   in con s iste nt  e ve n  w h e n   t he  b ia s  c u rre nt  i s  r e duce d   t o  2  µA .   This   i s  d u e  t o   s h o rt- cha nne l effec t s   (S CEs)  a nd m i sma t c h  a ffe c t i n g  t h e   o p e r at i on  of  tr a n s i st o r s   i n   O T A .    3.3.   C ommon   Mod e   R eje c tion  R atio ( C M R R )   To  o b t a i n  t h e   CMR R   f or  s y m m e trica l   O T A ,  Equ a tio n  1 4   i s  use d   a nd   t h e   c a l c u la te d   r e s u l t s   a r e   tab u l at ed  i n  Ta ble  5  an d  Ta ble   6.  A s  CM R R   i s  use d   t o  qu a n ti fy  t he   a b ili t y   o f  O T A   re j e cti n g  c o mm on- m ode   signa l s ,   it  is  n e c e ssary  f or   t he   O TA   t o   ha ve  h i g h  CMR R   w hic h   m e a n s  i t   c a n   e a s i l y   filte r  ou t  c o mm on-m o d e   signa l s   t ha t s o urce d fr om  e xt erna l n o ise s .      Ta b l e 5.  CM RR O f  90 N m  OTA  for D iffere nt V o lta ge  S up pl y   O T A  Vol t a g e   Supply   (V)   C M RR  (dB )   90  nm  O TA  ± 0. 9  120     ± 0. 8  119     ± 0. 7  118     ± 0. 6  115       Ta ble   6.  C M R R  O f   90 N m  OTA  for  D iffe rent  B ias  Curr en t   OT A  B i a s  C u rre nt  (µA )   CM RR   (d B )   90  nm  O T A   8   1 24    6   1 2 9    4   1 3 5    2   1 4 0       Th e  p r opo se d  9 0   n m  OTA  i s   c ho s e n   to   b e  ch a r ac t e ri zed   i n   th e  CM R R   s e c t i o n  b e ca use   i t s  ga i n   i s   sufficie n t  e n ou gh   t o  am p l i f y  ECG   si gn al  a n d   t he  p ow e r   c on s u m p t i o n  i s   l o w ,  w h i c h  i s   a b o u t  9 . 8 3   µ W  f r o m   ±0. 9   V   v ol t a ge   s u p p l y.  B a s e d   on  Ta ble   5,  t h e   v a l ue o f  CM RR o f   t h e   O TA  i s   de cre a si ng   a s  t h e  vol t a ge   s up p l y   dec r ea se s  fro m  ±0. 9   V   dow n  t o   ± 0.6  V .   F or   T a b l e   6 ,   th e   C M RR  of  th e  O T A   is  i ncr easi ng  w h e n   t he   b ias  curr ent s u p p l i e d i n t o  OTA is  dec r ea si ng.  Ba s ed o n t h e  t a b u la t e d   r esults, in  order  to  g et the maxi m um   v alue of  CMR R   f rom   9 0   n m   O T A ,   t h e   v o l t a ge  s u p p l y  s upp l i ed  i nt o  O T A   m u st  b e  f i x e d  a t   ± 0 . 9  V  a n d   2   µ A  o f   b i a s   curr ent t o  pow e r  up  transis t or s  in t he 90  nm  O TA .    3.4.    Bias C u r r e n t ,  Gain   B an d w id th  an d   3- d b   F re qu e n cy   I n   t h i s  se c tio n ,   f urther  s imu l at i o n s   a re  b ei ng  do ne  t o  i n ves tig a t e   the   r e lat i onsh i p  be t w ee n   bia s   curr ent  pro v i d e d   t o  O T A   cir c ui t  w i th  g a i n  ban d w i d t h  (G B W )  a nd  c ut-of f   frequenc y  (3-dB) .  Gain  b andwid th  (G BW)  is  t he  fre que ncy of  w hic h   t he   ope n l o o p  gai n  o f   t he   a m p li fi er  b ec om e s   uni ty.   G B W  als o   m e a ns  a s  th e   range   o f  fre qu e n cie s   i n  w h ic h  t h e  am p l i f ie r   c a n  am pl i f y  th e  in p ut   s i gna ls.   The  cu t-o f f  freque nc y  or   k n o w n   a s   3-d b   f re q u e n cy   i s  a  fr e que nc y   w h e r e  the  p o w er   outp u t  of  t he  a m p l i fi e r   s ta rti ng  t o   d r op  or  t o  at te nua te  w he re  the  in p u t   s i gna ls  i s  not  a mp li fie d   a t   m a x i m u m  ga in.   Com p ar ison  of  G ai n,  G BW  a n d   3 -D b  F r eque nc y   O f   9 0   Nm OTA   f or Dif f e rent Bias  Cu rrent as  sh ow n   in Table 7.      Ta b l e 7.  Comp a rison  of  G ai n,  G BW  and  3-D b   F re quenc y  O f  90  N m  O T A f o r  Dif f e rent Bias Current  B i a s  C u rre nt (µA)  AV G   Powe r ( µW)   G a i n (dB )   G BW (Hz )   f 3- dB (H z )   2  9. 83   55. 9  6. 2M   10k   1  4. 91   55. 2  3. 53M   3 . 17k   0. 5   2. 46   54. 4  1. 7M   1 k   0. 01  0. 056   36. 7  39k  258       B a s e d   o n  t h e  t a b u l a t e   r e s u l t s   i n  T a b l e   7 ,   i t   c a n  b e   s a i d   t h a t   p o w e r  c o n s u m p t i o n ,  g a i n ,   G B W  a n d  c u t - off  freque nc y  i s   d i r ect ly   p rop o rt io na l  to  t he   b ia s  c u rr ent  le ve l   pr ov i d ed   i nt o  the   O T A .   O TA   w it h  low e r  bi a s   curr ent  ha ve  a dva n t age   of  l o w e r   p o w er  c on sum p t i o n   w h i c h   i s  cruc i a l   in   b i o -med i cal   a pp l i cati o n   b u t   fro m  the  T a b l e   7 ,  t h e   g a i n   o f  O T A  d r o p p e d   f r o m   5 5 . 9  d B   t o  3 6 . 7   d B  w h i c h   d o es  n o t   m eet  t he  b i o am p lifi e r  gai n   re q u i r emen t   alt hou gh  th e   G B W   an d  cu t - of f  f r equ e n c y  is  s ma ll er  t ha n   t h e  O T A   w ith  h i g her   bias   c urr e nt.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2502- 4752  I n do n e si an  J  E l e c   E n g   &   C o m p  S ci , V o l .   1 4 ,   No. 1, April 2019 :   230 –  2 40  23 8 S m aller  G B W  a nd  c u t-off  fr eque nc y  is  t o  e n s u re  t here   a re   l e s s  c omm on  mode   s i g nal s   a nd  ex terna l   n o i se   affec t i n g t h e  O T A   d u r i n g   a m p li fi c a t ion  o f  i np u t  si gna ls.    3.5.    Fi n a l D e d u c tion    In  orde r  to  c h oos e   the   m o st  s u ita b l e  O T A   to  b e   imp l em en te d  a s   b i oam p lifie r,  t he   O TA   m ust   ha ve   bala nc e d   t ra de -offs  be t w een  m a x i m um   D C   ga in,  pow e r   c ons ump t io n,  C M R R ,  g a i n   b a n d w i d t h  ( G B W )  a n d   cut- off  fre q uen c y.   T able  8   s h o w s   t he   c om pa riso n  of  p e rform anc e   betw e e n   t he  p r o pose d   s y m m e trica l   9 0   nm   O T A   i n   t h i s w o r k  w it h pre v ious  r esea rch.       Ta ble   8.  C om p a r i so n  of P rop o se d O T A   and O t her  Exist i ng  A m plifi e rs     [ 1]   [ 2]   [ 4]   [ 1 5 ]   P r o p o s e d   O TA  Te c hnology   ( nm )   350   180   180  180   9 0   G a in  ( dB )  73. 9   -  45. 38  2 5 . 5 2   55. 9   GBW   ( H z )   533   -   2 . 9   55. 11M   6 . 2 M   f 3- dB (H z )   -   -   -   -   10k   P o we r   (µW)  6 1   86. 63   6 . 2 5   4 4 . 1 8   9. 83   C M RR  (dB )   124   -   -   -   140   V o l t a g e   Supply   (V)   2  1  1 . 8  1. 8  ±0. 9       A f ter  simu lat i o ns  a n d   c ompa r i s o n s   h ave   bee n   m ade,   t he   9 0  nm   O TA   w ith  ± 0.9  V   of  v o l ta ge  s u p p l y   and  2  µA   o f  b i as  c urre nt  i s  t h e   m o st  s u ita b l e   t o   b e   im pl e m e n t e d   a s  b i oam p lif i e r.   T his  i s   b ec ause  i t   c ons u m ed   on ly  9 .83   µ W   o f  pow er  f ro m   ±0.9  V   v o l t a ge   s up p l y  a n d  m a na ged   to   p ro duce   a   g a in   o f  5 5 .9  d B  w h ic h  i s   sufficient  for  EC G  s i gn a l   d etecti o n  s y s t e m .   I t   a l s o   h a s  a  C M R R   va l u e  o f   140  d B   w hic h   i s  h i g h   w he n   com p are d   t o  o t hers   a n d   t hi s  me ans  i t   c a n   f il ter  out   c o m mon-m ode  s i g n a l s   a n d  n o i s e s   f r o m  E C G  s i g n a l   sat i sfac t o ri ly.  The   G B W  is  a t  6.2   MH z  a n d   c u t - off  fr eq uenc y  is  a t   1 0   kHz  wh ich  ar e  sufficie n t  fo r  ECG  signa l   fre q uenc y  range  t o be  am p li fied a t   t h e m a xim u m  gai n .      4.   CONCL U S ION    I n   t his  pa pe r,   a   s ym me trical  O TA   h as  b ee n   desi g n ed  b y  u s i ng  18 0  n m ,   1 3 0  n m   a n d   9 0   n m   C M O S   tech n o l o gy  a n d  i t s  pe rform anc e   h as  b een  a na lyz e d   a n d   c om pare d   t h o rou g h l y .   The  c o m p aris on  be tw e e n  si m u lat i on  resul t s  o f   t he   O T A   h ad  b e e n   d o n e  to  i de nt ify  t h e  bes t  c o mbin ati o n  of   C MOS  t e c h nol o gy,  s u p p l y  vo lta ge  a n d   b ia s  c u rrent  i n  o r de r  to  a ch ie v e   t he  o b j ec t i ve   o f  t h i s   p a p e r ;  d e s i g n i n g  s y m m e t r i c a l  O T A  w i t h   lowes t  power   c on s u m p ti on w ith s u ffi ci en t  g a i n  a nd  h as go o d   CM R R  c hara cteris tic s. The r esul t s  sh o w t h at th e   d e s i g n e d  s y m m e t r i c a l  O T A  i s   s u i t a b l e   t o   b e  i m p l e m e n t e d   a s   a   b i o am pli f ie r  a n d  a d op te d  i n   E CG   s ig na l  detec t i on  s y s t e m .  I n   o rde r   t o  im pro v e  t h e  p e rforma n ce   o f  the   s y mm etric a l   O TA   d e s ig n e d   i n   t his  pa pe r,   t he   bu lk- d ri ven t e c h n i que s and  sub- thr e sh old  o p e ra t i on  of tra nsis to r c a n be  im p l e me n t e d  i n futur e  w or ks.      ACKNOW LEDG E MEN T S   The   a u thor s  w o u l d  like  to  e x p ress  gra tit u d e   for  fi nanc i a l   sup p o rt   a nd   c ont ri b u ti on s  from   Ministry  o f  Ed uca t i o n   (M O E )  M a la ys i a   u nder  F u n d a m ental   Resea r ch  G ran t   S che m e  (F RGS )   vot   n umbe r  16 30.  A l s o   tha n ks  t o  the   F a c u l t y  of  E lec t r i cal  a nd  Ele c t ron i c  E n gi neer in g  (F KEE),   Mi c r o  a nd  N a no  E l e c t ro nic  –   Sha m sud d i n   R esea rch  C e ntr e   ( M i NT- S RC )   and  R e se arc h   M a n a g em en t  C e n tre  (R MC)  of  U ni ve rsit i   Tu n  H u ssei n  O nn  M a l a ys i a  (U T H M )   for   the  resourc e s use d   i n   this  w ork .      REFE RENCES    [1]   J.  M agri ,  I.  G rech ,  O.  C ash a ,  E.  G a t t,   a n d   J .  Mi call e f,   “ D e s i gn   o f  CM OS  fron t -en d   c i r cui t ry  f or  t h e   acquisition  o f   bi op otenti a l   s ig n a l s , ”   20 16  IEEE  In t.  Co nf .   E l e c t ro n .  C i rc u its   S y st. IC ECS  20 16 ,   pp.   1 6 1–1 64 ,  2 017.   [2]   K.  K .  V e r m a,   S .  N .   S hukla,  S.  K .   Jais wal,  a nd  K.   V erm a ,  “D esign  a n d  a n a l y s i s   o f  l o w  p o w e r  C M O S   E C G   am plif ier,”  In t .   Con f .  Em e r g.  T r en ds  El e c t r .   El ectro n .  Su st a i n .  E n er gy S y st. ,   pp.   4–6 ,   2 016 .  [3]   R.  R akh i ,  A .   D .  Taral k ar,  M.   H .  Vasan t h a ,  an d  Y.  B .   Ni th in  K u m a r,  “ A  0 . 5  v  Low  Power  O T A- C  Low   Pas s   F ilter   f o r E C G   D e tection , ”  Pro c .  IEEE  Co mp ut.  So c. Annu .  S y mp.   VL S I ,  IS VL SI ,  vol.  2 017– Ju ly,   pp.   5 89–59 3,   2 0 17.   [4]   K.  P ra ty usha ,  S.   K uma r ,  a n d   A.  K um ari,   “ L o w  po we r  am plifier  for   b iop o t e ntial  sign al  a cq ui si ti on  sy st e m , ”   i n  20 15   Int e rna t i o n a l  Co n f eren ce on  Ad van ces i n  Co mp u t i ng,  Commu n i cat i ons  and In fo rma ti cs,  ICA CCI 20 15 ,   pp.   3 24 – 32 9,   2 01 5.   [5]   W .  M .   C h e n ,   W .  C .   Y a n g ,   T .  Y .   T s a i ,   H .  C h i u e h ,   a n d   C .  Y .   W u ,   “ T h e   d e s ig n   of  C M O S  ge ne ra l-pu rp ose   a n a l og   fro n t -e n d   c ir c u i t   w i t h  tu na b l e   g a in   a nd   b a n dwid th   f or   b io po te n t i a l  si gnal  recor d ing  sys t e m s,”  P r oc.  A n nu .  I n t.   C o n f .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Indonesia n   J  Elec Eng  &   C o m p  S ci   ISSN:  2502- 4752      C o m para t ive  st u d y  o f  sy m m e tr ica l  O T A perfo r m ance  i n … ( W a n   Moh a m m ad E h sa n  Ai m a n  bin  Wa n J u s o h)   23 9 IEEE  Eng.  M e d. B i ol.   Soc .   E M BS , n o.  C i c , pp . 47 8 4 – 4 7 8 7 ,  2 01 1.   [6]   A.   B orod in,   A.   P ogo relo v,   a n d   Y .   Zav y alo v a,   “ O v erv i ew  o f   algori th ms  f o r   e le c t ro c a r diog ra ms  a na ly si s,”   in  20 1 3   1 3 th  Confer ence o f  O p en  Inn o va tio n s As so ciatio n  ( F RU CT) ,   pp.   14– 19 ,   2 0 1 3 .   [7]   P.  L i  et al. ,   “ A   410 -n W   effici ent  QRS   p r ocess o r  fo r  m o b i l e   E CG   m onit o ri ng  i n  0. 18-μm   C M O S, ”  Pr oc .  -  20 16  IEEE B i omed.  C i r c uits Sys t .  Con f .  BioC AS  2016 ,   pp .   1 4–1 7,   2 0 1 7 .   [8]   F .   M oulah c e n e ,  N.  E .   Bo ugu echal ,  I.   B en acer,  an d  S .   H anfo ug ,  “ D esi g n   o f   C MO S   two - stag e  o p erat io nal  am p l ifier   f o r  ECG  m o nitoring   s y s tem   u s ing  90 nm  t echn o l o g y , ”   Int. J. Bio - Scien ce B i o - T e ch no lo gy ,   vol.  6,   n o.   5 ,  p p .  5 5–6 6 ,   2 014 .   [9]   K.   R aja,   S .  Sara van a n,  R .  An itha,  S .  S.  P ri y a ,  an d   R.  S ub hash i n i,  “ D e s i gn  o f   a  low  power  E C G  si gnal   p rocess o r  for   wearab le  h eal th   s ys te m -revi ew  a nd   i m p lem e nt ation  i s s u es, ”   Pro c .  20 17 1 1 t h  Int .   Con f .  Int e ll.  Sys t .  Co ntr o l .  ISCO  2 017 ,   p p.  383 –387 ,   2 017 .  [10]   S .   L i,   N .   Qi ,  V .   B eh ravan,   Z .   Hong ,   an d  P.  Y.   Ch i a ng,   “ A 20  μw  d u al -chann el ana lo g  fro n t -end   i n  6 5nm  CMOS  f o r  po rta b le   E CG  m on ito r in g  sys t e m ,”   Proc.  -  2015 I EEE 11 t h  Int .   C o nf.  A S IC , ASIC ON 2015 ,  pp .  5 – 8 ,   2 016 .  [11]   M .   S .   An s a r i ,   R .   S i n h a ,   a n d  S .   K ho t,   “ U l tr a - lo w  po w e r   5 0 / 6 0 H z   n o t ch   f il ter  f o r  bio m ed i c a l   s ig nal  acqu i s i t i on   u si n g   3 2nm   ±   0 . 1 5 V   B ul k-D r iven   s u b t h resh ol d  CMOS   O TAs , ”  in   2017  4th  Int e rn ation a l  Conf eren ce on E l ect ri c a l a n d   El ectr onic E ngine er ing ( I CEEE) ,   pp .   3 09– 31 3,  2017.   [12]   A.  Jai n an d K. K and p al,   “ D es ign   o f  a hi g h   gai n , tem perat u re Co m pens ated  bi o m e dical  i ns tr umentati on a mplifier  f o r   E E G  a p p l i c a t i o n s ,”   Pr oc.  201 7 11t h Int.  Con f .  Intel l .  Syst. Co ntro l.  IS CO 2 0 1 7 ,   p p . 2 92 –2 96 , 20 1 7 .   [13]   G.   F erri,  V .   S tornelli,  a nd  A .  Cel e st e,  “ In t e grat ed  r ai l-to-rai l   low-vo l t age  low-power  enhanced  D C-gain  f u lly  d i ff erent i al  o p e ra t i o n al  t ran s condu ctan ce  am plifier, ”  ETRI J. ,   v o l .  29 ,   n o .   6 ,   p p .   785– 792 ,   2 00 7.  [14]   M.  G .  Degrauwe ,   J.  R ij menants,  E .  A.  V ittoz,  a nd  H .   J.  D e  Ma n,  “ A dap t iv e  bi a s i n g   CMOS   a mpl i fi ers , ”  IEE E  J.   S o li d-State Circui ts ,  v o l.   17,   n o .   3 ,   pp.   5 2 2 – 528 , J un .   1 982.  [15]   T .  P at el ,   K.  R ai kar,  S .   H i r em at h,  and  P .  S .   M e t i ,  “Desi gn  o f   ba lan ced o per a t i on al t rans con duct a nc e  am p l if ier ( O T A  ),”  In t.  J. Emerg .  T echn o l .  Co mp u t . Sci .   El ectr on. ISS N ,   v o l .   14,   no.   2 ,  pp.   1 5 9 – 161,   2 01 5.  [16]   P.  E . Al l en  and   D . R . Ho l b e rg,   CM O S  A nalo g  Ci rcu i t Desi gn Seco nd  Ed itio n . Oxf o rd U ni vers ity Press, 2002 .       BIOGRAPHI E S  OF AU T H ORS      W a n  M o hamm ad  E hsan   A i m an   b i n   W an  J u s o h   r ecei ved  t h e  Bachel or  D e gre e   o f   E l ectro n i c  Eng i n eering   m a jori ng   i n  Micro e lect roni c  fro m   Uni v ers i ti  Tu n  Hus s e i n  O n n  M a l a y s i a   ( U T H M ) ,   Ba t u   P ahat ,   J ohor,   M a lay s i a   i n   201 7.   H e  is   c u rrent ly  w o r k i ng   t o ward s  th e  M a ster  D egree  in  Ele c t r i c a l   E ng in e e r ing   in  U n i ve rsi t i   Tu n  Hu sse i n   On n  Ma la ys ia   ( UTHM ).  H is   m ajo r   r esearch   int e rest in c lu des  VL SI  c ircuit  d e si gn   a nd   I C  des i gn  f o r  b i om ed i cal  a pp licatio n             S i ti  H a wa  R u s l a n  is  a n  ass o cia t e  p r of ess o r  at  t he  D ep artm ent   of   E l ectro nic  En g i ne erin g,  F aculty  of   E lectri cal  a n d   E lect ronic  E n g i neeri n g ,   U n i versi t i   Tu n  H u ssei n  O n n   M a lay s ia .   S h e  recei ved   her  Masters  in  E lectri cal  E ngin eering  f r om  U niversiti  Teknolog i   M alay sia  in   1 99 1   an d  Bach elo r   of   S c i ence  i n   E lectrical   E ngin eer in g  f r om   U n i v e rsit y  of  M i a mi,   Flor ida ,   U SA  i n   1 9 8 7 .  Sh e   h a s  pub lish e d  a  n u m b er  o f   resear ch  p apers   in   i n t ernat i o n al  j ou rna l s   a n d   c o n f e ren ces   i n  t h e  are a   o f   dig i t a l  and   analo g   i nteg rated   ci rcuit   des i gn.   A m o ng   o th ers,   h e r   r es ea r c h   int e re st s  in clu d e  IC  desi gn ,   l o w   p o wer  VL SI  c ircu it   d es ig n  and  de v i ce  mo del l i n g   and   s i m u lati on .  S h e  i s   a   s en io r   member o f   I EEE.        Nabi hah   @  N o rn abi h ah  b t   Ah m a d  i s   a   s en ior  lect urer  a t   th e  D e par tm en t  o f   E l ectro ni c   Eng i n eering,  F a c u l t y   o f  El ectrical   a nd   E l ectro nic  Engin eering,   Un iv e r s i t i   T un   H u s s e in   O n n   Mal a ys ia.  S h e  recei ved   h e r  P h .D   i n  Elect ronic  Eng i n eering   f r o m   M a ss ey  U n i vers it y,   N e w   Zealan d  i n   2 01 4 .   S h e   r eceived   a  Bachel or  o f  Elect rical ,  El ectro nic  an d  S y st ems  with   H o n o u r s   from  Univers iti  Kebangsaan  M alay si a  and  M a st er  o f   E l ectronic  E n ginee r i ng  (Mi c roelectroni c )   from  Kole j   Uni v e r siti  T u n  Hus s ei n  Onn  Malay s ia  i n  2002  a nd   2 005 ,  res p ecti v el y.  S h e   h as   pub lish e d  a  n u m b er  o f   resear ch  p apers   in   i n t ernat i o n al  j ou rna l s   a n d   c o n f e ren ces   i n  t h e  are a   o f   d i gi ta l ,   a na log   I n te g r a t e d   C irc u it  de sign   a nd   V LSI  de s i g n .  He r   research   i nt ere s ts   i n c lud e   I C  desi gn ,   low  p o w e r  VLS I   c i r cui t   d esig n,   c ryptog raph y  co -p ro c e s s o r,   S oC,   l o w  po wer  di gi tal  sys t e m   a nd   A S I C/FP GA   d esi gn.   S h e   i s  current ly   a   m em ber  of   B oard   o f   E n gi ne e r s   M a l a y s i a   (B E M ),  I E E E, I EEE  Young Profesi o na ls and IE EE C i rcui t   and  Syste m.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.