I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m bedd e d Sy s t em s   ( I J RE S)   Vo l.   10 ,   No .   3 ,  N o v em b e r   2 0 2 1 ,   p p .   2 2 1 ~ 22 9   I SS N : 2 0 8 9 - 4 8 6 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ij r es . v 10 .i 3 . p p 2 2 1 - 22 9          221       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   A low po wer  com pa ra tor utilizing  M TSC S tack,  DT TS, and   bulk - driv en  t ec hn iques       M o hd   T a f ir  M us t a f f a   S c h o o l  o f   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n i c   En g i n e e rin g ,   Un i v e rsiti   S a i n s M a lay sia ,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   4 ,   2 0 21   R ev is ed   J u l   2 7 ,   2 0 21   Acc ep ted   Au g   1 3 ,   2 0 21       Co m p a ra to r  is  o n e   o f  t h e   m a in   b l o c k s  t h a t  p lay   a   v it a l  ta sk   in   t h e   p e rfo rm a n c e   o f   a n a lo g   to   d i g it a l   c o n v e rters   (AD C)  in   a ll   m o d e rn   t e c h n o l o g y   d e v ice s.  Hig h - sp e e d   d e v ice s  with   lo w  v o l tag e   a n d   l o w  p o we r  a re   c o n sid e re d   e ss e n ti a l  fo r  in d u strial   a p p l ica ti o n s.  T h e   d e sig n   o f   a   l o w - p o we r  c o m p a ra to r   with   h i g h   sp e e d   is  re q u ired   t o   a c c o m p li sh   th e   re q u irem e n ts  m o stly   i n   e lec tro n ic  d e v ice s  t h a t  a re   n e c e ss a ry   fo r  h ig h - sp e e d   AD Cs.  H o we v e r,   a   h ig h - sp e e d   d e v ice   t h a t  lea d s   th e   sc a li n g   d o wn   o f   CM OS   p ro c e ss   tec h n o l o g y   wi ll   c o n su m e   m o re   p o we r.   Th u s,  p o we r  re d u c ti o n   tec h n i q u e s  su c h   a s  m u lt i - t h re sh o l d   s u p e r   c ut - o ff  s tac k   (M TS C S tac k ),   d u a l - t h re sh o ld   t ra n sisto r   s tac k in g   (DTT S ),   a   b u l k - d riv e n ,   a n d   a   b u l k - d r iv e n   d iffere n ti a l  p a ir  we re   stu d ied   i n   th is   wo r k .   Th is  st u d y   a ims   to   fin d   a n d   b u il d   th e   c o m b in a ti o n   o f   th e se   tec h n iq u e s  to   p ro d u c e   a   c o m p a ra to r  th a t  c a n   o p e ra te  in   l o w  p o we r  with o u t  c o m p r o m isin g   e x isti n g   p e rfo rm a n c e   u sin g   th e   0 . 1 3 - µ m   CM OS  p ro c e ss .   A  c o m p a ra to r   with   a   c o m b in a ti o n   o f  M TS CS tac k ,   D TT S ,   a n d   NMOS   b u lk - d ri v e n   d iffere n ti a l  p a ir  sh o ws   t h e   m o st   p r o m isin g   re su lt   o f  6 . 2 9   µW  fo r  sta ti c   p o we r,   1 7 . 1 5   µW   f o r  d y n a m ic  p o we r,   a n d   2 3 . 4 4   µ W  fo r   to tal   p o we r.   K ey w o r d s :   B u lk - d r iv en   B u lk - d r iv en   d if f er e n tial p air   DT T S   L o w  p o wer   MT SC Stack   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h d   T af ir   Mu s taf f a   Sch o o l o f   E lectr ical  a n d   E lectr o n ic  E n g i n ee r in g   Un iv er s iti Sain s   Ma lay s ia   1 4 3 0 0   Nib o n g   T eb al,   Pu lau   Pin an g ,   Ma lay s ia   E m ail: ta f ir @ u s m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     Fo r   y ea r s ,   th e  co n s u m er   elec tr o n ics  s u ch   as  p h o n e ,   lap to p ,   o r   an y   o th e r   I C - b ased   d e v ices  h av e  d r am atica lly   en jo y ed   a   b etter   p er f o r m an c e  in   ter m s   o f   s p ee d ,   d u e   to   t h e  in cr ea s in g   am o u n t  o f   t h e  tr an s is to r s   th at  ca n   f it  in to   th e   s am e  s ize  o f   s u ch   d ev ices.  T h e  h ig h er   n u m b er   o f   tr a n s is to r s   p er   u n it   ar ea   th at  r esid es  in   s u ch   d ev ices  w as   m ad e  p o s s ib le  d u e  to   th e  s ca lin g   d o w n   o f   I C   tech n o lo g y   n am ely   C MO S  tech n o lo g y .   Ho wev er ,   th is   s m aller   tr an s is to r   co m es  with   a  p r o b lem   o f   p o wer   d is s ip atio n   k n o w n   as  leak ag e  p o we r   [1 ] ,   [ 2] .  L ea k ag e  p o wer   is   n o w   a  d o m in atin g   co m p o n en t  o f   to tal   p o wer   c o n s u m p tio n   in   IC - b ased   d ev ices .   So ,   r esear ch er s   h av e   s tar ted   in tr o d u c in g   th e   s tate - of - th e - ar t   tec h n iq u es  to   d e v elo p   a  lo w  p o wer   cir cu it   in   alm o s t  all  th e  n ew  co n s u m e r   elec tr o n i cs p r o d u cts.   Fo r   in s tan ce ,   a  h an d s et  alwa y s   h as  a  co m p o n e n t  k n o wn   as  th e  tr an s ce iv er   ch i p .   On e  v ital  c o m p o n en t  in   th at  ch ip   is   an alo g   to   d i g ital  co n v er ter s   o r   k n o wn   as  an al o g   to   d ig ital  co n v er ter s   ( ADC ) .  T h ey   ar e  u s ed   to   p r o ce s s ,   tr an s p o r t ,   o r   s to r e  an y   an alo g   s ig n al  i n   d ig ital   f o r m .   ADC  m ain ly   co n s is ts   o f   a  co m p ar ato r .   Acc o r d in g   to   p ast  wo r k ,   th e  co m p ar ato r   is   r esp o n s ib le  f o r   ab o u t  7 0 %  o f   th e  ADC  s p ee d   [ 3 ] ,   [ 4 ].   ADC  is   cu r r en tly   ad o p ted   in   m an y   ap p licatio n   f ield s   t o   im p r o v e  th e  d i g ital  s y s tem ,   wh ich   ac h iev es  s u p er i o r   p er f o r m an ce   co n ce r n i n g   an al o g   s o lu tio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  No v em b er   2 0 2 1 :   2 2 1   –   22 9   222   A s   r ep o r ted   b y   [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   t h e  i m p ac t  o f   leak a g e  p o wer   t o   t h e  to tal   p o wer   co n s u m p tio n   is   s tead il y   in cr ea s in g   d u e  t o   th e   s ca lin g   d o wn   o f   C MO S  tech n o lo g y .   T h u s ,   th e  f u n d am e n tal  p r in cip le   o f   lo w  p o wer   is   to   s tar t  with   less   leak ag e  cu r r en t .   T o   r ed u ce   th e  d y n am ic  a n d   s tatic  p o wer   co n s u m p tio n ,   l o w  p o wer   tech n iq u es   m u s t  b e  ap p lied   to   th e  in teg r ated   cir cu it.  T h e  p o s s ib le  tech n iq u es  ar e  m u lt i - t h re s h o ld   s u p e r  c ut - o ff  s tac k   ( MT SC Stack ) ,  d u a l - t h re sh o ld   t r a n sisto r  s tac k i n g   ( DT T S ) ,   a n d   b u lk - d r iv en   [ 7 ] - [ 9 ] .   T h ese  tech n iq u es  wer e   th e n   s tu d ied   an d   ap p lied   in   th e  d esi g n   o f   th e  co m p ar ato r   cir c u it  [ 1 0 ]   an d   th e  d etails  ar e  p r esen ted   in   th e  f o llo win g   s ec tio n .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h is   s ec tio n   p r o v id es  th e  ci r cu it  s ch em atic  o f   th e  ch o s en   f iv e  cir cu its   f o r   d is cu s s io n   o u t  o f   eig h t   co m b in atio n s   u s ed   f o r   th is   s tu d y .   T h e  ei g h t  c o m b in atio n s   co n s is t  o f   a   r an g e   o f   o n e  t o   th r ee   ch o s en   tech n iq u es  co m b in ed   in to   o n e  cir cu it.     2 . 1 .   Co nv ent io na l  c o m pa ra t o r   I n   th is   p r o ject,   a  3 - s tag e  co m p ar ato r   u tili zin g   a  2 - s tag e  C MO S  o p er atio n al  am p lifie r   ( o p - a m p )   with   th e  o u tp u t in v er ter   is   u s ed .   Fig u r e   1   s h o ws a  cir c u it   o f   th e   r ef er en ce   ( m ain )   co m p ar ato r   u s ed   in   th is   s tu d y   [ 9 ] ,   10 ] .   T h e  cir cu it  p r o v i d es   a  h ig h   s p ee d   with   m o d er ate  p o wer   co n s u m p tio n   an d   it is   eas ier   to   b e  o p tim ize d   d u e  to   its   s im p le  ar ch itectu r e .   T h e  f ir s t  s tag e  o f   th e  co n v en t io n al  co m p a r ato r   is   th e   NM OS  d if f er en tial  p air   wh ich   a r e  NM 1   an d   NM 2 .   T h e  d if f er e n tial  p air   is   d r iv en   b y   tail  cu r r en t  tr an s is to r   NM 5 .   An   NM OS  d if f er en tial  is   ch o s en   b ec au s e  th e  NM OS  tr an s is to r   h as  h ig h er   m o b ilit y   co m p a r ed   to   th e   PMOS  tr an s is to r .   B esid e s ,   th e  NM OS  tr an s is to r   also   m o r e  ef f icien t  as  co n d u ctiv ity   is   p r o p o r tio n al  to   m o b ilit y .   As  th e  m o b ilit y   o f   th e  ca r r ier s   in   an   NM OS   is   ap p r o x im ately   2   to   3   tim es  h ig h er   th an   PMOS,  th e  PMO S  m u s t  b e  2   to   3   tim es   th e  s ize  o f   th e  NM OS.   T h er ef o r e,   th e  le n g th   o f   PM3   an d   PM4   is   0 . 2 6 - µm   in   wh ich   twice  th e  v alu e  o f   NM 1   an d   NM 2 .   I n p u t  v o ltag e   ( V IN )   an d   r e f er en ce   v o ltag e  ( V REF )   ar e  ap p lied   to   t r an s is to r   NM 1   an d   NM 2   r esp ec tiv ely .   T h e  r an g e   o f   in p u t   v o ltag e  ap p lied   is   f r o m   0 V  t o   0 . 9   V  an d   th e  r ef e r en ce   v o ltag e  is   s et  to   0 . 4 5   V  b ased   o n   ( 1 ) .   T h e  b ias  v o ltag e   o f   th e  tr a n s is to r   NM 5   wh ich   a cts  as  th e  tail  cu r r en t  tr a n s is to r   is   0 . 3 5   V .   W h en   th e   ap p lied   b ias  is   s lig h tly   less   th an   V TH   th e   NM OS  o p e r ates  in   a  s u b th r esh o ld   r eg i o n   w h er e   th e  ch a n n el  b en ea th   th e  g ate  i s   wea k ly   in v e r ted .   E q u atio n   ( 2 )   was  u s ed   to   d ete r m in e  th e  s ize  o f   th e  tail - cu r r en t  tr an s is to r   NM 5   an d   b ias - c u r r en t,   I BIAS   was  s et  as  3   µA .   T h e  tr a n s is to r   len g th   was  1 3 0 - n m   an d   th e   ass u m p ti o n   was  m a d e  wh er e   V DSAT   is   0 . 5   V.   T h e  tr a n s is to r   is   s et  to   b e  in   th e  s atu r atio n   to   ex p er ien ce   a  s tab le  a n d   h i g h er   g ain .         = 1 2    ( 1 )         =   1 2 . µ .  . . (  −  ) 2   ( 2 )           Fig u r e  1 .   C o n v en tio n al  c o m p a r ato r   cir cu it     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       A   lo w   p o w er c o mp a r a to r   u tili z in g   MT S C S ta ck ,   DTTS ,   a n d   b u lk - d r iven   tech n iq u es ( Mo h d   Ta fir   Mu s ta ffa )   223   I n   th e   s ec o n d   s tag e,   a  co m m o n   s o u r c e  am p lifie r ,   PM6   p r o v id es   a  h ig h   a n d   to tal   v o ltag e  g ain .   Me an wh ile ,   PM3 ,   PM4 ,   an d   PM1 0   ar e  th e  d io d e  l o ad s   to   th e   d if f er en tial p ai r .   T h e  f in al  s tag e  co n s is ts   o f   PM8   an d   NM 9 ,   th e  p u s h - p u ll  in v e r ter   is   th e  o u tp u t  d r iv er   o f   t h e  co m p ar at o r .   T h e  in v er ter   is   u s ed   to   p r o v id e   m o d est  g ain   an d   in c r ea s e  th e   s lew  r ate  o f   th e   cir cu it   [ 9 ].   T ab le  1   s h o ws  th e   len g th   an d   wid th   o f   all   th e   tr an s is to r s   u s ed   in   th is   co n v en tio n al  co m p ar at o r   cir c u it.       T ab le  1 .   W /L   o f   c o n v e n tio n al  co m p ar ato r   Tr a n s i st o r   W i d t h   ( µm )   Le n g t h   ( µm )   N M 1   -   N M 2   0 . 6 7   0 . 1 3   P M 3   -   P M 4   1 . 3 3   0 . 2 6   N M 5 ,   N M 7 ,   N M 9 ,   N M 1 1   2   0 . 1 3   P M 6 ,   P M 8 ,   P M 1 0   2   0 . 1 3       2 . 2 .   Co m pa ra t o r  wit h DTT S a nd   M T S CSt a ck   DT T S  is   u s ed   to   r ed u ce   th e   leak ag e  cu r r en t  with   less   im p ac t  o n   th e  p r o p a g atio n   d elay .   T h e  leak ag e   cu r r en t  ca n   b e  r ed u ce d   wh en   a  h ig h er   th r esh o ld   v o ltag e   is   ass ig n ed   to   s o m e  r esis to r   in   t h e  n o n - cr itical  p ath .   T h er ef o r e,   th e   p er f o r m an c e  ca n   b e   s u s tain ed   d u e   to   th e   lo w  th r esh o ld   v o ltag e  tr a n s is to r   in   th e  cr itical  p ath .   A  h ig h   th r esh o ld   v o ltag e  is   ap p lied   to   th e  s leep   tr an s is to r s   b ased   o n   th e  MT C MO S  te ch n iq u e  [ 11 ] - [ 13 ] .   T h er ef o r e  th e  s leep   tr an s is to r   tu r n s   o f f   d u r in g   s tan d b y   m o d e.   T h e  th r esh o l d   v o ltag e  ca n   b e  in cr ea s ed   b y   in cr ea s in g   th e  V SB   wh ich   is   s o u r ce d   to   t h e  b u l k   v o ltag e   b ase d   o n   ( 3 )   [ 1 4 ] - [ 1 8 ] .     F V SB F THO V TH V − + + = 2 2   ( 3 )     W h er e  γ   is   a  b o d y - ef f ec t  c o ef f icien t, F is   Fer m i  p o ten tial,  V SB   is   a  s o u r ce - b u lk   p o te n tial  d if f er en ce   an d   V THO   is   th r esh o ld   v o ltag e  i n   th e  ab s en ce   o f   V SB .    I n   th e   p o wer   r ed u ctio n   tech n i q u e,   t h r esh o ld   v o ltag e  a n d   leak ag e  c u r r en t   ar e   th e   m ajo r   c o n tr ib u to r s   an d   th e  r elatio n   b etwe en   th ese  two   is   s tated   in   ( 4 ) .   T h e  in cr e asin g   th r esh o ld   v o ltag e  lead s   t o   th e  r ed u ctio n   o f   s u b - th r esh o ld   lea k ag e.     ) 1 ( ) ( ) ( VT DS V e nVT TH V GS V e L W K SUB I − − − =   ( 4 )     w h er e  K   is   B o ltzm an n ' s   co n s t an t  ( 1 . 3 8 x 1 0 - 2 3 J /K) ,   W/L   is   t h e  wid th   d iv id ed   b y   len g th ,   n   is   th e  tech n o lo g y   p ar am eter ,   V GS   is   g ate - s o u r ce   v o ltag e,   V TH   is   th r esh o l d   v o ltag e ,   a n d   V DS   is   a  d r ain - s o u r ce   v o ltag e.     T h e  s ch em atic  o f   th e  c o m p a r ato r   with   th e  im p lem e n tatio n   o f   DT T S  an d   MT SC Stack   tech n iq u e  is   s h o wn   in   F ig u r e   2 .   B ased   o n   Fig u r e   2 ,   th e  tr a n s is to r s   PM8 a,   PM8 b ,   NM 9 a ,   an d   NM 9 b   a r e  th e   s leep   tr an s is to r s .   T r an s is to r s   PM8 a  an d   NM 9 a  ar e  th e  ad d itio n al  tr an s is to r s   th at  b u ild   with   h ig h   V TH   b y   ap p ly in g   d if f er e n t b o d y   b iasi n g .   T h e   s ize  o f   PM8 a,   P M8 b ,   NM 9 a ,   an d   NM 9 b   is   h a lf   of   th e  o r ig in al  wid t h   s ize  d u e  to   t h e  f o r ce   s tack   ap p r o ac h .   T h e  V BP   an d   V BN   a r e  s et  0 . 7 5   V   an d   0 . 5   V   r esp ec tiv ely .   T h e   s leep   tr a n s is to r   is   tu r n ed   o n   d u r in g   ac tiv e  m o d e  a n d   tu r n   o f f   d u r in g   s tan d b y   m o d e.   T h e  l ea k ag e  ca n   b e  r e d u ce d   m u ch   lo wer   th an   th e   co n v en tio n al  co m p ar ato r   d u e   to   th e  s tack in g   ef f ec t.  T h is   is   b ec au s e  th e  two   tr a n s is to r s   in   s er ies  tu r n   o f f   to g eth er   d u r in g   s tan d b y   m o d e   an d   n o   cu r r en t f lo w in g   th r o u g h   th e  cir cu it .   T h e  s ec o n d   tech n iq u e  wh ich   is   MT S C Stack   i s   in tr o d u ce d   to   r ed u ce   th e  leak ag e  p o wer   in   ac tiv e   m o d e  an d   at  th e  s am e  tim e  r etain in g   th e  lo g ic  s tate  o f   th e  c o m p ar ato r   d u r i n g   th e  id le  s tate.   C o m p ar ed   to   th e   co n v en tio n al  cir cu it,  th er e  a r e  an   ad d itio n al  f o u r   tr a n s is to r s   wh ich   co n s is t  o f   two   PMOS  tr an s is to r s   ( PM1 2   an d   PM1 5 )   an d   two   NM OS  tr an s is to r s   (   NM 1 3   a n d   NM 1 4 ) .   Du r in g   ac tiv e  m o d e,   th e   s leep   tr an s is to r   PM1 2   is   tu r n ed   o f f   wh ile  s leep   b ar   tr a n s is to r   NM 1 4   is   tu r n ed   o n .   T h er ef o r e  t h e  cir cu i t  o p er ates  as  n o r m al.   Ho wev er ,   th e  leak ag e   cu r r e n t  ca n   b e   r e d u ce d   b ec au s e  o f   th e   s tack in g   ef f ec t   o f   PM1 2   a n d   NM 1 4 .   W h ile  in   s leep   o r   s tan d b y   m o d e,   th e  s leep   tr a n s is to r   is   tu r n ed   o n   wh ile  th e  s leep   b ar   tr an s is to r   is   tu r n e d   o f f .   As  a  r esu lt,   all   s leep   tr an s i s to r s   tu r n ed   o f f   ex ce p t  PM1 5   an d   NM 1 3   b ec au s e  it  will  g iv e  th e  ab ilit y   to   r eta in   th e  lo g ic  s tate  to   th e  cir cu it.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  No v em b er   2 0 2 1 :   2 2 1   –   22 9   224       Fig u r e  2 .  C o m p a r ato r   with   DT T S a n d   MT SC Stack   tech n iq u e       A  s lig h tly   n eg ativ e  g ate  v o ltag e  is   ap p lied   to   th e  s leep   tr an s is to r   to   r ed u ce   th e  leak ag e  cu r r en t.  T h is   is   b ec au s e  th e  V GS   will  af f ec t  t h e  s u b - th r esh o ld   leak a g e  b ase d   o n   ( 4 ) .   T h e  g ate  v o ltag e  f o r   th e  s leep   tr an s is to r   an d   s leep   b ar   tr a n s is to r   is   - 1 . 1   V  an d   0 . 7 8   V  r esp ec tiv ely .   T r an s is to r   NM 1 3   is   d esig n ed   to   p ar allel  with   th e   PM1 2   s leep   tr an s is to r   with   its   s o u r ce   co n n ec ted   to   VDD  to   m ain tain   h ig h   v alu e  in   t h e  id e al  m o d e.   I n   co n tr ast ,  PM1 5   is   d esig n ed   to   p ar allel  with   th e  NM 1 4   s leep   b a r   tr an s is to r   with   its   s o u r ce   to   GND  to   m ain tain   a  l o w  v alu e  in   th e  i d ea l m o d e .   T ab le   2   s h o ws th e  wid th   an d   len g t h   o f   all  th e  tr an s is to r s   u s ed   in   th is   cir cu it.       T ab le  2 .  W /L  v alu es   o f   th e  co m p ar ato r   with   DT T S a n d   MT SC Stack   Tr a n s i st o r   W i d t h   ( µm )   Le n g t h   ( µm )   N M 1   -   N M 2   0 . 6 7   0 . 1 3   P M 3   -   P M 4   1 . 3 3   0 . 2 6   N M 5 ,   N M 7 ,   N M 11 ,   N M 1 3,   N M 1 4   2   0 . 1 3   P M 6 ,   P M 10 ,   P M 1 2,   P M 1 5   2   0 . 1 3   PM 8a   ,   P M 8 b ,   P M 9a   ,   P M 9b   1   0 . 1 3       2 . 3 .   Co m pa ra t o r  wit h DTT S  a nd   M T S CSt a ck   a nd   b ulk - driv en  c urre nt  m irro r   C o m p ar ato r   ci r cu it  with   DT T S,  MT SC Stack ,   an d   b u lk - d r iv en   cu r r en t   m ir r o r   tech n iq u e   ap p lied   is   s h o wn   in   Fig u r e   3 .   T h e  leak ag e  p o wer   ca n   b e  r ed u ce d   u s in g   DT T S  an d   MT S C Stack   tech n iq u es  an d   th e   th r esh o ld   v o ltag e  ca n   b e  co n tr o lled   u s in g   th e  b u lk - d r iv e n   cu r r en t m ir r o r   tech n iq u e.   T h e  d esig n   s tr u ctu r e   o f   th e  b u lk - d r i v en   PMOS  cu r r en t  m ir r o r   with   th e  b u lk s   o f   PM1   a n d   PM2   ar e   tied   to g eth e r   r at h er   t h an   t h e  g a tes  [ 19 ] - [ 22 ].   B y   u s in g   ( 5 ) ,   th e  cu r r e n t  ac r o s s   th e  MO SF E T   ca n   b e   d eter m i n ed .   Pre ca u tio n   m u s t  b e  ta k en   th a t  th e  v al u e  o f   V BS   is   s u c h   th at  b u lk - s o u r ce   ju n ctio n   eith er   r ev er s e   b iased   o r   s lig h tly   f o r war d   b iased   with   V BS   less   th an   V TH   to   en s u r e   th e  n eg lig ib le  b u lk   cu r r en t  in   th e  cir cu it.  T h e   co n s tan t  b u lk   s o u r ce   is   ap p lie d   to   g et  th e  o p er atio n   cu r r en t  m ir r o r   o f   th e  b u lk - d r iv e n   cir c u it,  PM1 ,   an d   PM2   MO SF E T s .   T o   en h an ce   th e  c u r r en t  r a n g e,   th e  tr an s is to r   p a ir   m u s t  b e  in   a   s atu r atio n   r e g io n .   I t  is   d o n e  b y   co n n ec tin g   th eir   g ates to   a n   ap p r o p r iate  v alu e  o f   i n p u t v o ltag e  ( V IN )   an d   r ef er en ce   v o ltag e  ( V REF ) .     ) 2 | 2 | | 2 | 0 ( 2 ) ( F V BS F V TH V GS sat I D + − − − =   ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       A   lo w   p o w er c o mp a r a to r   u tili z in g   MT S C S ta ck ,   DTTS ,   a n d   b u lk - d r iven   tech n iq u es ( Mo h d   Ta fir   Mu s ta ffa )   225   wh er e  β   =  µC ox W/L ,  μ   i s   th e  m o b ilit y   o f   th e  ca r r ier s ,   C ox   is   g ate  o x id e  ca p ac itan ce   p er   u n it  ar ea ,   W/L   is   th e   asp ec t  r atio   o f   MO SF E T ,   F is   a b s o lu te  f er m i  p o ten tial,  V TH0     is   ze r o   b ias  th r esh o ld   v o ltag e  an d   γ   is   a  b o d y - ef f ec t c o ef f icien t.     Hen ce   it  is   allo win g   f o r   a  s ig n if ican t  r is e  in   th e  av ailab le  v o ltag e  h ea d r o o m   an d   r ed u ce s   th e  to tal  s u p p ly   v o ltag e  o f   th e   cir cu it.   An   ad d itio n al   s tag e  o f   an   in v er ter   ( PM0   a n d   NM 0 )   is   ad d e d   in   th is   cir c u it  to   in v er t  th e  o u tp u t  s in ce   th e  f ir s t  s tag e  is   b ased   o n   PMOS  b u l k - d r iv e n   cu r r en t  m ir r o r .   T ab le   3   s h o ws  th e  wid th   an d   len g t h   o f   all  th e   tr an s is to r s   u s ed   in   th is   cir cu it.       T ab le  3 .  W /L  v alu es   o f   th e  co m p ar ato r   with   DT T S ,   MT SC Stack   an d   b u lk - d r iv en   c u r r e n t  m ir r o r   Tr a n s i st o r   W i d t h   ( µm )   Le n g t h   ( µm )   P M 1   -   P M2   0 . 6 7   0 . 1 3   P M 3   -   P M 4   1 . 3 3   0 . 2 6   NM 0 ,   N M 5.   N M 7 ,   N M 11 ,   N M 1 3,   N M 1 4   2   0 . 1 3   PM 0 ,   P M 6 ,   P M 10 ,   P M 1 2,   P M 1 5   2   0 . 1 3   PM 8a   ,   P M 8 b ,   P M 9a   ,   P M 9b   1   0 . 1 3           Fig u r e   3 .   C o m p a r ato r   with   DT T S,  MT SC Stack ,   an d   b u lk - d r i v en   cu r r en t m ir r o r   tech n iq u e       2 . 4 .   Co m pa ra t o r  wit h DTT S &  M T SCSta ck   a nd   NM O S/P M O S  b ulk - driv en  d if f er ent ia l  p a ir   I n   th ese   cir cu it s ,   a   co m b in atio n   o f   th r ee   tec h n iq u es   of   DT T S,  MT SC Stack ,   an d   NM OS /P MO S   b u lk - d r iv en   d if f e r en tial  p ai r   is   im p lem en ted   [ 23 ] - [ 25 ] .  I n   th e   b u lk - d r iv en   ap p r o ac h ,   th e   in p u t  s ig n als  ( V IN   a n d   r ef er en ce   v o ltag e   V REF )   ar e   a p p lied   to   th e  b u lk   ter m in als  o f   tr an s is to r s   NM 1   an d   NM 2 ,   wh er ea s   th e  g ate  ter m in als  o f   th ese  d ev ices  ar e  b iased   wi th   a  V G   o f   0 . 5   V .  T h e  ch an n el  cu r r en t  is   m o d u lated   b y   th e  in p u t   s ig n als  ap p lied   to   th e  b u lk   te r m in als .  Fig u r e   4   g r a p h ically   s h o ws  th e  co m b in atio n   o f   th e  t ec h n iq u es  u s ed .  Fo r   th e  NM OS  ty p e  cir cu it,  Fig u r e  4 ( a) ,   n o te  th at  t h e  s izin g   o f   a ll  th e  tr an s is to r s   u s ed   in   th is   co m p ar ato r   cir cu it  is   th e  s am e  as  in   T ab le   2   s in ce   t h e  co m p o n en ts   u s ed   a r e  th e  s a m e.   Fo r   th e  PMOS  ty p e  cir c u it,  Fig u r e  4 ( b ) ,   n o te   th at  t h e  s izin g   o f   all  th e  tr an s is to r s   u s ed   in   th is   co m p ar ato r   cir cu it  is   th e  s am e  as  i n   T ab le  3   s in c e  th e   co m p o n en ts   u s ed   ar e  th e  s am e.   Als o ,   th e  in v er ter   cir cu it  is   lab eled   as  NM 1 2   an d   PM1 8   i n s tead   o f   NM 0   an d   PM0   ( s ee   Fig u r e   3 )   b u t th e y   ar e  th e  s am e  cir cu it.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  No v em b er   2 0 2 1 :   2 2 1   –   22 9   226       ( a)   ( b )     Fig u r e   4 .   C o m p a r ato r   with   DT T S,  MT SC Stack ,   an d   NM OS/ PMOS b u l k - d r iv en   d if f er e n tial p air   tech n iq u e s :  ( a)   NM OS b u lk - d r iv en ,  ( b )   PMOS b u lk - d r iv e n       3.   RE SU L T S  A ND  D I SCU SS I O N   I n   th is   s ec tio n ,   th e  r esu lts   o f   th e  r esear ch   ar e   ex p lain e d   a n d   at  th e  s am e  tim e ,   a   co m p r eh en s iv e   d is cu s s io n   is   g iv en .       3 . 1 .   Sta t ic  a nd   d y na m ic  c ha ra ct e ristic s   C ad en ce   v ir tu o s o   an alo g   d e s ig n   en v ir o n m en t  was  u s ed   to   r u n   all  th e  s im u latio n s .   T h e  s tatic   ch ar ac ter is tic  o f   co m p ar ato r s   ca n   b e  s im u lat ed   b y   u s in g   DC   an aly s is .   Du r in g   th e  DC   an aly s is ,   V IN  ( in p u t  v o ltag e ) ,   h as  b ee n   s wep t  to   o b tain   th e   o u tp u t  o f   th e   co m p a r ato r s .   T h e   V IH   ( u p p e r   in p u t ) ,  V IL   ( lo w er   in p u t ),   V OH   ( u p p er   o u tp u t) ,   an d   V OL   ( l o wer   o u tp u t )   wer e  ex tr ac ted   f r o m   th e  tr an s f er   c u r v e   an d   u s e d   in   th e   ca lcu lat io n   o f   t h e  g ain   b y   u s in g   ( 6 ) .   B esi d es,  th e  r eso lu tio n   an d   o f f s et  o f   th e  c o m p ar ato r   wer e  also   c alcu lated   b ased   o n   ( 7 )   an d   ( 8 )   r esp ec tiv ely .     IL IH OL OH V V V V V A − − =   ( 6 )          =  −          ( 7 )     Offse t  =   V I H   –   in ter se c ti o n   c u rv e   wit h   V R E F   ( 8 )     T h e  DC   r esp o n s e  an d   tr an s ie n t  r esp o n s e   o f   o n e  o f   th e  co m p ar ato r s   ar e   s h o wn   i n   Fig u r e   5 .   T ab le  4   s h o ws  th e  m en tio n ed   s tatic  p ar am eter s   f o r   all   th e  c o m b in atio n s   o f   th e  c o m p a r ato r s .   I t  s h o ws  th at   th e   p er f o r m an ce   o f   all  co m p ar ato r s   is   co m p ar ab le.   Fo r   d y n am ic  ch ar ac ter is tics ,   tr an s ien t  an aly s is ,   with   o n e  cy cl e  h as  b ee n   u s ed   to   g et   th e  p r o p ag atio n   d elay .   P u ls e  s ig n al  h as  b ee n   u s ed   as  th e  in p u t  s ig n al.   T h e  d if f er en ce   o f   in p u t  a n d   o u t p u t  s ig n al  at  5 0 %  tr an s itio n   o f   lo g ic  0   to   lo g ic  1   g iv es  th e  ca lcu latio n   o f   th e  d elay .   Fro m   th e  tr an s ien t  r esp o n s e   in   Fig u r e  5 ( b ) ,  th e  d elay   f o r   ea c h   d esig n   wa s   ca lcu lated .   T ab le  5   s h o ws  th e  p r o p a g atio n   d elay s   o f   all  co m p ar ato r s .   I t  is   o b s er v ed   t h at  th e  lo west  d ela y   is   o b tain ed   f r o m   th e  c o n v e n tio n al  co m p ar ato r ,   wh ile  th e   h ig h est  d elay   was  co m in g   f r o m   th e  c o m p ar ato r   with   MT SC Stack ,   DT T S ,  an d   PMOS   b u lk - d r iv e n   d if f er e n tial  p air .   T h e  r esu lts   also   s h o w  th at  th e  co m p ar ato r s   with   PMOS  tr an s i s to r s   ex p er ien ce   th e  wo r s t  d elay   i.e . ,   a  c o m p ar ato r   with   PMOS  b u lk - d r iv e n   d if f er e n tial  p air   a n d   c o m p a r ato r   with   MT SC Stack ,   DT T S ,  an d   PMOS  b u lk - d r iv e n   d if f er en tial p air .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       A   lo w   p o w er c o mp a r a to r   u tili z in g   MT S C S ta ck ,   DTTS ,   a n d   b u lk - d r iven   tech n iq u es ( Mo h d   Ta fir   Mu s ta ffa )   227   ( a)   ( b )     Fig u r e   5 .  R esu lts   o f   th e  co m p a r ato r   with   MT SC Stack   an d   D T T S  an d   PMOS b u lk - d r iv en   d if f er en tial p air :  ( a )   DC   r esp o n s e ,  ( b )   T r a n s ien t r esp o n s e       T ab le  4 .  Static c h ar ac ter is tic   C o m p a r a t o r   O f f set   ( mV )   R e s o l u t i o n   ( mV )   V o l t a g e   g a i n   C o n v e n t i o n a l   c o m p a r a t o r   1 0 . 3   2 0 . 0   4 0 . 1   C o m p a r a t o r   w i t h   M TSCS t a c k   a n d   D T TS    1 1 . 2   2 1 . 2   3 7 . 8   C o m p a r a t o r   w i t h   b u l k - d r i v e n   c u r r e n t   mi r r o r   1 1 . 2   2 1 . 3   3 7 . 6   C o m p a r a t o r   w i t h   N M O S   b u l k - d r i v e n   d i f f e r e n t i a l   p a i r   9 . 6   1 9 . 8   4 0 . 5   C o m p a r a t o r   w i t h   P M O S   b u l k - d r i v e n   d i f f e r e n t i a l   p a i r   1 0 . 2   1 9 . 9   4 0 . 3   C o m p a r a t o r   w i t h   M TSCS t a c k   a n d   D T TS  a n d   b u l k - d r i v e n   c u r r e n t   mi r r o r   1 1 . 3   2 1 . 3   3 7 . 6   C o m p a r a t o r   w i t h   M TSCS t a c k   a n d   D T TS  a n d   N M O S   b u l k - d r i v e n   d i f f e r e n t i a l   p a i r   1 0 . 3   2 0 . 3   3 9 . 5   C o m p a r a t o r   w i t h   M TSCS t a c k   a n d   D T TS  a n d   P M O S   b u l k - d r i v e n   d i f f e r e n t i a l   p a i r   1 1 . 1   1 9 . 8   4 0 . 5       T ab le  5 .  Pro p ag atio n   d elay   C o m p a r a t o r   P r o p a g a t i o n   d e l a y   ( n s)   C o n v e n t i o n a l   c o m p a r a t o r   2 . 0 3   C o m p a r a t o r   w i t h   M TSCS t a c k   a n d   D T TS    2 . 3 4   C o m p a r a t o r   w i t h   b u l k - d r i v e n   c u r r e n t   mi r r o r   4 . 5 8   C o m p a r a t o r   w i t h   N M O S   b u l k - d r i v e n   d i f f e r e n t i a l   p a i r   2 . 3 7   C o m p a r a t o r   w i t h   P M O S   b u l k - d r i v e n   d i f f e r e n t i a l   p a i r   2 0 . 9 8   C o m p a r a t o r   w i t h   M TSCS t a c k   a n d   D T TS  a n d   b u l k - d r i v e n   c u r r e n t   mi r r o r   6 . 7 0   C o m p a r a t o r   w i t h   M TSCS t a c k   a n d   D T TS  a n d   N M O S   b u l k - d r i v e n   d i f f e r e n t i a l   p a i r   2 . 8 0   C o m p a r a t o r   w i t h   M TSCS t a c k   a n d   D T TS  a n d   P M O S   b u l k - d r i v e n   d i f f e r e n t i a l   p a i r   2 1 . 8 6       3 . 2 .   P o wer   c o ns um ptio n     P u ls e  in p u t  s ig n al  ha s  b ee n   u s ed   a t   th e  in p u t  wh en   g ett in g   th e  d y n am ic  p o wer ,   r ec o r d e d   wh en   th er e   was  a  s wi tch in g   ac tiv ity .   T h e  d y n am ic  p o wer   o f   a  co m p ar ato r   is   th e  d if f e r en ce   b etwe en   to tal  p o wer   co n s u m p tio n   an d   s tatic  p o wer .   On   th e  o p p o s ite ,   a  s tatic  DC   v o ltag e  h as  b ee n   ap p lied   a s   an   in p u t  s ig n al  wh en   g ett in g   a  s tatic  p o wer ,  p r o d u c ed   b y   t h e  leak ag e  c u r r en t  th at  h ap p en e d   in   a  tr an s is to r .   T h e  s u p p ly   v o ltag e  u s ed   was   0 . 9   V   b ec au s e   it  is   th e  m o s t  s u itab le  v alu e   f o r   o b tai n in g   s tab le   p o wer   co n s u m p ti o n   a n d   p r o p ag atio n   d elay .   I f   t h e  s u p p ly   v o ltag e   a s s ig n ed   is   h ig h er ,   th e  p r o p ag a tio n   d ela y   will  b e   lo wer   an d   p o wer   c o n s u m p tio n   will  b e  h ig h er .   Sin ce   th e  o b jectiv e  o f   th e  wo r k   is   to   d esig n   a  lo w  p o wer   co m p ar ato r ,   th e   lo w  p o wer   s u p p ly   was c h o s en .   Fig u r e  6   s h o ws  th e  r esu lts   o f   th e  p o wer   co n s u m p tio n   f o r   th e  co m p ar ato r s .   Fig u r e   6 ( a)   s h o ws   co n v en tio n al  co m p ar ato r   an d   co m p ar ato r   with   MT SC Stack   an d   DT T S  h a v e  v e r y   l o w  s tatic  p o wer   c o m p a r ed   to   th e   o th er s .   Fo r   d y n am ic  p o wer ,   a  c o m p a r ato r   with   MT S C Stack ,   DT T S  an d   PMOS ,   o r   NM OS  b u lk - d r iv e n   d if f er en tial  p air   h av e  s h o wn   th at  th er e  is   a  v er y   s ig n if i ca n t  r ed u ctio n   o f   d y n am ic  p o wer   co m p ar e d   to   co n v en tio n al  co m p ar ato r   o r   c o m p ar ato r   with   MT SC Stack   an d   DT T S.  Ho wev er ,   th e  lo w  p o wer   r e d u ctio n   ac h iev ed   at   th e   ex p e n s e  o f   h ig h er   p r o p ag atio n   d elay   c o m p ar ed   to   c o n v e n tio n al   co m p ar ato r   as  ca n   b e   o b s er v ed   in   T ab le  5 .   Fig u r e   6 ( b )   s h o ws  th e  to tal  p o wer   co n s u m p tio n   o f   th e  c o m p a r ato r s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   20 89 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  No v em b er   2 0 2 1 :   2 2 1   –   22 9   228       ( a)   ( b )     Fig u r e  6 .   Po wer   c o n s u m p tio n   o f   th e  co m p ar ato r s :  ( a)   Static a n d   d y n am ic  p o wer ,  ( b )   T o tal  p o wer       4.   CO NCLU SI O N   I n   th is   wo r k ,   p o wer   r ed u ctio n   m eth o d s   o r   tech n iq u es  ar e  k n o wn   as  MT SC S tack ,   DT T S,  b u lk - d r i v en   cu r r en t m ir r o r ,   NM OS ,   an d   P MO S b u lk - d r iv e n   d if f er en tial  p air   wer e  s tu d ied .   T h o u g h   MT SC Stack   an d   DT T S   we r e  o f ten   u s ed   i n   d ig ital   cir cu it s   p r ev io u s ly ,   th is   w o r k   h a s   s h o wn   th at   th ey   ar e   also   f it  in   a n alo g   cir cu it s .   Ho wev er ,   c o m p a r ed   to   th e  r e f er en ce   co m p ar ato r ,   p r o p o s ed   co m p ar ato r s   r elativ ely ,   h av e  h ig h er   p r o p a g atio n   d elay .   T h ese  f ac to r s   will  s lig h tly   in f lu en ce   th e   s p ee d   p e r f o r m an ce   o f   t h e  co m p ar ato r s .    No n eth eless ,   th is   wo r k   h as  p r o v ed   th at  o u t  o f   s ev en   p r o p o s ed   co m p ar ato r s ,   th e  co m b i n atio n   o f   MTS C Stack ,   DT T S ,   an d   NM OS  b u lk - d r iv en   d if f e r en tial  p air   s h o wed   t h e  b est  p er f o r m a n ce   o f   lo w  p o wer   an alo g   cir cu it  in   g e n er al  an d   co m p ar ato r   i n   s p ec if ic  with o u t  co m p r o m is in g   th e  o th e r   p ar am eter s   o f   th e   co m p ar ato r   s u ch   as p r o p ag atio n   d elay ,   o f f s et,   an d   r eso lu tio n .         ACK NO WL E DG E M E NT S   T h is   wo r k   was  s u p p o r ted   b y   Min is tr y   o f   Hig h er   E d u ca ti o n   Ma lay s ia  f o r   Fu n d am en ta l  R esear ch   Gr an t  Sch em e  with   Pro ject  C o d e:   FR GS/1 /2 0 1 9 /TK 0 4 /USM/0 2 /3 .   T h e   au th o r   also   wis h es  to   th an k   C E DE C   USM  f o r   th e  E DA  to o ls .       RE F E R E NC E S   [1 ]   A.  F ird o u s,  M .   A n a n d ,   a n d   B.   R a jan ,   " De sig n   a n d   imp lem e n tatio n   o f  e n h a n c e d   lea k a g e   p o we r  re d u c ti o n   tec h n i q u e   in   CM OS   VLS I  c ircu i ts , "   I n ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  A p p l ied   E n g i n e e rin g   Res e a rc h ,   v o l. 1 2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 5 5 - 1 6 0 ,   2 0 1 7 .   [2 ]   K.  S rid h a ra ,   G .   S .   Birad a r  a n d   R.   Ya n a m sh e tt i ,   " S u b th re sh o l d   lea k a g e   p o we r  re d u c ti o n   i n   VLS I  c irc u it s:  A  su rv e y , "   2 0 1 6   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   C o mm u n ica ti o n   a n d   S ig n a l   Pro c e ss in g   (ICCS P) ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 1 2 0 - 1 1 2 4 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ICC S P . 2 0 1 6 . 7 7 5 4 3 2 6 .   [3 ]   W.   R.   W.   Ah m a d ,   S .   L .   M .   Ha ss a n ,   I.   S .   A.  Ha li m ,   N.  E.   Ab d u l lah   a n d   I.   M a z lan ,   " Hi g h   sp e e d   with   lo w  p o we r  fo ld i n g   a n d   i n terp o latin g   AD C   u sin g   two   t y p e s  o f   c o m p a ra t o r  in   C M OS  0 . 1 8 u m   tec h n o l o g y , "   2 0 1 2   IEE E  S y mp o si u m  o n   Hu ma n it ies ,   S c ien c e   a n d   En g i n e e rin g   Res e a rc h ,   2 0 1 2 ,   p p .   7 1 5 - 7 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S HU S ER. 2 0 1 2 . 6 2 6 8 9 0 7 .   [4 ]     J.  Lu   a n d   J .   Ho ll e m a n ,   " A  l o w - p o we r  h ig h - p re c isio n   c o m p a ra to r  with   ti m e - d o m a in   b u l k - tu n e d   o ffs e t  c a n c e ll a ti o n , "   in   I EE E   T ra n sa c ti o n s   o n   Circ u it s  a n d   S y ste ms   I:   Reg u la r   P a p e rs ,   v o l.   6 0 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 5 8 - 1 1 6 7 ,   M a y   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TCS I. 2 0 1 3 . 2 2 3 9 1 7 5 .   [5 ]   N.  B.   Ro m li ,   K.  N .   M in h a d ,   M .   B.   I.   Re a z   a n d   M D.   S .   Am in ,   " An   Ov e rv iew   o f   P o we r  Diss ip a ti o n   An d   Co n tr o l   Tec h n iq u e s  In   CM OS  Tec h n o l o g y , "   J o u rn a l  o f  En g in e e rin g   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   3 6 4 - 3 8 2 ,   2 0 1 5 .   [6 ]   G .   K a rimi  a n d   A.  Alimo ra d i,   " M TS CS tac k :  An   e ffe c ti v e   tec h n i q u e   to   d e c re a se   le a k a g e   p o we r  in   VLS I  c ircu it s,"   2 0 1 0   In ter n a ti o n a l  C o n fer e n c e   o n   E lec tro n ic  De v ice s,  S y ste ms   a n d   A p p li c a ti o n s ,   2 0 1 0 ,   p p .   1 1 6 - 1 2 0 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 / IC EDS A.2 0 1 0 . 5 5 0 3 0 9 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4 8 6 4       A   lo w   p o w er c o mp a r a to r   u tili z in g   MT S C S ta ck ,   DTTS ,   a n d   b u lk - d r iven   tech n iq u es ( Mo h d   Ta fir   Mu s ta ffa )   229   [7 ]   J.  M .   Ca rril l o ,   J.   F .   D u q u e - Ca rril lo ,   a n d   G .   To re ll i ,   " De sig n   c o n sid e ra ti o n s   o n   C M OS  b u l k - d riv e n   d iffere n ti a l  in p u t   sta g e s,"   2 0 1 2   In ter n a ti o n a l  Co n f e re n c e   o n   S y n th e sis,  M o d e li n g ,   A n a lys is  a n d   S im u la t io n   M e th o d s  a n d   A p p li c a ti o n s   to   Circ u it   De sig n   ( S M ACD) ,   2 0 1 2 ,   p p .   8 5 - 8 8 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /S M ACD . 2 0 1 2 . 6 3 3 9 4 2 3 .   [8 ]   M .   Ku m n g e rn ,   " 0 . 4  V   fu ll y   d if fe re n ti a l  c u rre n t  c o n v e y o r   u si n g   m u lt ip le - in p u t   b u lk - d riv e n   M O S T  tec h n iq u e , "   M icr o e lec tro n ics   J o u rn a l ,   v o l.   9 0 ,   p p .   9 6 - 1 0 4 ,   2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 / j . m e jo . 2 0 1 9 . 0 5 . 0 1 9 .   [9 ]   P .   M .   Krish n a n   a n d   M .   T.   M u sta ffa ,   " A  lo w  p o we r  c o m p a ra to r  d e sig n   f o r  a n a lo g - to - d i g it a l  c o n v e rter  u si n g   M TS CS tac k   a n d   DTTS   tec h n i q u e s , "   9 th   In ter n a ti o n a l  C o n fer e n c e   o n   Ro b o ti c ,   Vi si o n ,   S ig n a l   Pro c e ss in g   a n d   Po we r   Ap p li c a ti o n s,  L e c tu re   No tes   i n   El e c tr ica l  En g in e e rin g ,   v o l.   3 9 8 ,   p p . 3 7 - 4 6 ,   2 0 1 7 ,   d o i:   1 0 . 1 0 0 7 /9 7 8 - 9 8 1 - 10 - 1 7 2 1 - 6 _ 5 .   [1 0 ]   Y.  Ku m a r,   " An a ly sis  a n d   d e sig n   o f  h i g h   sp e e d   l o w  p o we r  c o m p a ra to r  in   AD C, "   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  Rec e n t   Res e a rc h   Asp e c ts ,   v o l.   2 ,   n o .   3 ,   p p .   9 - 1 5 ,   2 0 1 5 .   [1 1 ]   S .   M .   S h a rro u sh   a n d   Y.   S .   Ab d a ll a ,   " Op ti m u m   siz in g   o f   th e   sle e p   tran sisto r  i n   M TC M OS  tec h n o lo g y , "   AE U  -   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  E lec tro n ics   a n d   Co mm u n ica t i o n s ,   v o l.   1 3 8 ,   p .   1 5 3 8 8 2 ,   2 0 2 1 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 / j. a e u e . 2 0 2 1 . 1 5 3 8 8 2 .   [1 2 ]   H.  Yo u ,   J.  Yu a n ,   W.   Tan g ,   Z.   Y u   a n d   S .   Qia o ,   " A  l o w - p o we r   h i g h - sp e e d   se n se - a m p li fier - b a se d   fli p - flo p   in   5 5   n m   M TCM OS, "   El e c tro n ics ,   v o l.   9 ,   n o .   5 ,   p .   8 0 2 ,   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 3 3 9 0 /el e c tro n ics 9 0 5 0 8 0 2 .   [1 3 ]   M .   M a n o ra n jan i   a n d   T.   Ra v i ,   " M u lt it h re sh o ld   C M OS  sle e p   sta c k   a n d   l o g ic  sta c k   tec h n i q u e   fo r  d ig i tal  c ircu i t   d e sig n , "   AR P N  J o u rn a l   o f   En g in e e rin g   a n d   Ap p li e d   S c ien c e s ,   v o l.   1 0 ,   n o .   1 0 ,   p p .   4 5 5 0 - 4 5 5 6 ,   2 0 1 5 .   [1 4 ]   S .   Ra d fa r,   e t   a l . ,   " A   su b - t h re sh o l d   d iffere n ti a l   CM OS   S c h m it t   tr ig g e r  wit h   a d ju sta b le  h y ste re sis  b a s e d   o n   b o d y   b ias   tec h n iq u e , "   E lec tro n ics ,   v o l .   9 ,   n o .   5 ,   p .   8 0 6 ,   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 3 3 9 0 /ele c tro n ics 9 0 5 0 8 0 6 .   [1 5 ]   F .   S o ley m a n i ,   Y.   Ba sta n ,   P .   Am iri   a n d   M .   H.  M a g h a m i,   " A   0 . 3 – 1 . 4  G Hz   in d u c to rles s  C M OS   v a r iab le  g a i n   LNA  b a se d   o n   t h e   in v e rter  c e ll   a n d   s e lf - fo rwa rd - b o d y - b ias   tec h n iq u e , "   AEU - In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  El e c tro n ics   a n d   Co mm u n ica ti o n s ,   v o l .   1 1 3 ,   p .   1 5 2 9 7 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 / j. a e u e . 2 0 1 9 . 1 5 2 9 7 4 .   [1 6 ]   N.  Ch e ra g h i   S h iraz i,   A.   Ja n n e sa r i  a n d   P .   To r k z a d e h ,   " S e lf - sta rt - u p   f u ll y   i n teg ra ted   DC - DC   ste p - u p   c o n v e rter   u si n g   b o d y   b ias in g   tec h n i q u e   f o r  e n e rg y   h a r v e stin g   a p p li c a ti o n s , "   AEU - In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f  El e c tro n ics   a n d   Co mm u n ica ti o n s ,   v o l .   9 5 ,   p p .   2 4 - 3 5 ,   2 0 1 8 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 /j . a e u e . 2 0 1 8 . 0 7 . 0 3 3 .   [1 7 ]   H.  G u o ,   J.   F e n g   a n d   Y.   Ly u ,   " Hi g h l y - li n e a r   wid e - ra n g e   v o lt a g e - c o n tr o ll e d   d e lay   e lem e n t  wit h   b o d y   b ias   tec h n iq u e , "   M icr o e lec tro n ics   J o u rn a l ,   v o l.   9 6 ,   p .   1 0 4 6 9 5 ,   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 / j. m e jo . 2 0 1 9 . 1 0 4 6 9 5 .   [1 8 ]   P .   P rit t y ,   M .   Ku m a r  a n d   M .   Zu n a irah ,   " A  b o d y   b ias   tec h n i q u e   f o r  l o w  p o we r  f u ll   a d d e r  u si n g   XO R  g a te  a n d   p se u d o   NMOS   tran sisto r, "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f  Rec o n fi g u r a b le  a n d   Emb e d d e d   S y ste ms ,   v o l .   8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 2 - 1 6 8 ,   2 0 1 9 ,   d o i:   1 0 . 1 1 5 9 1 /i jres . v 8 . i 3 . p p 1 6 2 - 1 6 8 .   [1 9 ]   N.  M i n wo n g ,   K.  S o o k so o d   a n d   A.  Th a n a c h a y a n o n t,   " A   lo w   d r o p o u t   v o lt a g e   re g u late d   b u l k - d ri v e n   CM OS   Cu rre n t   M irro r, "   Pro c e d i a   C o mp u ter   S c ie n c e ,   v o l.   8 6 ,   p p .   9 5 - 9 9 ,   2 0 1 6 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 /j . p ro c s.2 0 1 6 . 0 5 . 0 2 4 .   [2 0 ]   S .   Ba n o ,   G .   B.   Na re jo   a n d   S .   M .   U.   Ali   S h a h ,   " P o we r  e fficie n t  f u ll y   d iffere n ti a l   b u lk   d r iv e n   OTA  fo r   p o rtab le   b io m e d ica l  a p p li c a ti o n , "   El e c tro n ics ,   v o l .   7 ,   n o .   3 ,   p .   4 1 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 /ele c tro n ics 7 0 3 0 0 4 1 .   [2 1 ]   M .   Ku m n g e rn ,   F .   Kh a teb   a n d   T.   Ku lej,   " E x trem e ly   l o w - v o lt a g e   lo w - p o we r  d iffere n t ial  d iffere n c e   c u rre n t  c o n v e y o r   u sin g   m u lt ip le - i n p u t  b u l k - d r iv e n   tec h n i q u e , "   AEU - I n ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f   El e c tro n ics   a n d   C o mm u n ica ti o n s ,   v o l .   1 2 3 ,   p .   1 5 3 3 1 0 ,   2 0 2 0 ,   d o i  1 0 . 1 0 1 6 /j . a e u e . 2 0 2 0 . 1 5 3 3 1 0 .   [2 2 ]   Y.  Wan g ,   Q.  Zh a n g ,   X.  Z h a o   a n d   L.   Do n g ,   " An   e n h a n c e d   b u lk - d riv e n   OTA  wi th   h ig h   tran sc o n d u c tan c e   a g a in st   CM OS  sc a li n g , "   A EU - In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  El e c tro n ics   a n d   Co mm u n ica ti o n s ,   v o l.   1 3 0 ,   p .   1 5 3 5 8 1 ,   2 0 2 1 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 / j. a e u e . 2 0 2 0 . 1 5 3 5 8 1 .   [2 3 ]   A.  Ne jati,   S .   Ra d fa r,   P .   Am iri   a n d   M .   H.  M a g h a m i,   " A  b u lk - d riv e n   d iffere n ti a l  CM OS  S c h m it t  tri g g e r  wit h   a d ju sta b le   h y ste re sis  fo r   u l tra - lo w - v o lt a g e   o p e ra ti o n , "   M icr o e lec tro n ics   J o u rn a l ,   v o l.   1 1 4 ,   p .   1 0 5 1 2 9 ,   2 0 2 1 ,   d o i:   1 0 . 1 0 1 6 / j. m e jo . 2 0 2 1 . 1 0 5 1 2 9 .   [2 4 ]   A.  Ne jati,   Y.  Ba sta n ,   P .   A m iri   a n d   M .   M a g h a m i,   " A  l o w - v o lt a g e   b u l k - d r iv e n   Diff e re n ti a l  C M OS  S c h m it t  tri g g e r   with   t u n a b le  h y ste re sis,"   J o u r n a l  o f   Circ u i ts,  S y ste ms   a n d   Co m p u ter s ,   v o l.   2 8 ,   n o .   7 ,   p .   1 9 2 0 0 0 4 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 2 / S 0 2 1 8 1 2 6 6 1 9 2 0 0 0 4 4 .   [2 5 ]   A.  Ka u r  a n d   E .   P .   S .   Ja ss a l,   " Op t imiz a t io n   a n d   p e rfo rm a n c e   a n a ly sis  o f  b u lk - d riv e n   d iffere n ti a l  a m p li fier,"   J o u r n a l   o f  E n g i n e e rin g   Res e a rc h   a n d   A p p li c a ti o n s ,   v o l .   4 ,   n o .   4 ,   p p .   3 5 2 - 3 5 6 ,   2 0 1 4 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O R       Mo h d   Ta f ir  Mu st a ffa   re c e iv e d   h is  B.   E n g   d e g re e   in   e lec tri c a l  a n d   e lec tro n ic  e n g i n e e rin g   fro m   Un iv e rsiti   S a i n s  M a lay sia   (USM ) ,   P e n a n g   i n   2 0 0 0 .   He   wa s  a wa rd e d   a   m a ste r’s  d e g re e   (M .   En g .   S c )  in   c o m p u ter an d   m icro e lec tro n ic en g i n e e rin g   fr o m   Vic to ria Un iv e rsity ,   A u stra li a   in   2 0 0 5   a n d   wa s  o fficia ll y   c o m p lete d   h is  P h . D.  d e g re e   i n   e lec tri c a l  e n g in e e rin g   sp e c ializin g   i n   ra d io   fre q u e n c y   i n teg ra ted   c ircu it   (R F I C)  in   S e p tem b e r  2 0 0 9 .   He   se rv e d   a s  a   sy ste m   e n g in e e r  a t  Da ta   Ac q u isit io n   S y ste m   ( M )  S d n .   B h d .   a n d   tu t o r   in   USM .   He   is   n o w  a   se n io r   lec tu re r  a t   th e   S c h o o l   o f  El e c tri c a l  a n d   E lec tro n ic  En g i n e e rin g ,   USM ,   E n g i n e e rin g   Ca m p u s.  Dr .   M o h d   Tafir   M u sta ffa   is a S e n io r  M e m b e r  o f  IEE E.   He   is ac ti v e ly   in v o l v e d   wit h   IEE E   Cir c u it s a n d   S y ste m s S o c iety   f o r   th e   las t  fe w y e a rs as   a   c o m m it tee   m e m b e r.   He   is t h e   a u th o r  a n d   c o - a u th o r  o f  c lo se   t o   5 0   tec h n ica l  p a p e rs i n   c o n fe re n c e s a n d   j o u r n a l s,  b o o k s,  a n d   b o o k   c h a p ters .   He   wa s a   re c ip ien t  o f  t h e   IET E  J C   Bo se   M e m o rial  Aw a rd   in   2 0 1 7 .   He   is  c u rre n tl y   in v o lv e d   in   th e   re se a rc h   o f  a n a lo g   IC,   RF IC,   a n d   RF   M EM S   d e si g n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.