I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   6 Decem b er   2 0 2 0 ,   p p .   5 6 4 2 ~ 5 6 4 9   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 10 i 6 . pp 5 6 4 2 - 5 6 4 9           5642       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   Desig n and   i m ple m en tatio n of  4 - bit  binary  w eig hted  current   st eering  D AC       J a y esh k u m a J .   P a t el,   Am is ha   P .   Na ik   De p a rtme n o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   In st it u te o f   T e c h n o lo g y ,   Nirm a   Un iv e rsit y   A h m e d a b a d ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 0 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Ma y   9 ,   2020   A cc ep ted   Ma y   2 7 ,   2 0 2 0       c o m p a c c u rre n t - m o d e   Dig it a l - to - A n a lo g   c o n v e rter  (DA C)  su it a b le  f o b io m e d ica a p p li c a t io n   is  re p e se n ted   in   t h is  p a p e r .   T h e   d e sig n e d   DA i s   b in a ry   w e ig h ted   in   1 8 0 n m   CM OS  tec h n o l o g y   w it h   1 . 8 V   su p p l y   v o lt a g e .     In   th is  im p lem e n tatio n ,   a u th o rs  h a v e   f o c u se d   o n   c a lcu lato n   o f   No n   li n e a rit y   e rro sa y   IN L   a n d   DN L   f o 4 - b it   DA h a v in g   v a rio u ty p e   o f   s w it c h e s:   NMOS ,   P M O S   a n d   tran sm issio n   g a te .   T h e   im p le m e n ted   D A u se lo w e r   a re a   a n d   p o w e c o m p a re d   to   u n a r y   a rc h it e c tu re   d u e   to   a b se n c e   o f   d ig it a d e c o d e rs.  T h e   d e sire d   v a lu e   o f   In t e g ra ted   n o n   li n e a rit y   (IN L a n d   Diff e re n ti a l   n o n   li n e a rit y   (DN L f o DA fo a re   w it h in   a   ra n g e   o f   + 0 . 5 L S B.   Re su lt   o b tai n e d   i n   t h is  w o rk f o INL   a n d   DN L   f o th e   c a se   DA u sin g   tran sm issio n   g a te  is  + 0 . 3 4 L S a n d   + 0 . 3 8   L S re sp e c ti v e l y   w i th   2 2 m p o w e d issip a ti o n .   K ey w o r d s :   C MO S c u r r en t - s teer i n g   D A C   DAC   DNL     I NL     T r an s m is s io n   g ate     Co p y rig h ©   2 0 2 0   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J ay e s h k u m ar   J .   P atel ,   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g ,   I n s tit u te  o f   T ec h n o lo g y ,   Nir m Un i v er s it y ,   S G  Hig h w a y ,   A h m ed ab ad ,   Gu j ar at,   I n d ia.   E m ail: j a y es h . p atel@ n ir m a u n i . ac . in       1.   I NT RO D UCT I O N   T h Dig ital  to   A n alo g   co n v er ter   ( DAC)  is   cir cu i w h ich   co n v er ts   d ig ital   s i g n al  i n to   an alo g   o n e.     I is   w id el y   u s ed   in   d i g ital  s ig n al  p r o ce s s o r s .   D A C s   ar o f te n   u s ed   to   co n v er f in i te -   p r ec i s io n   ti m s er ie s   to     v ar y i n g   p h y s ical  d ata.   T h es ar m a in l y   u s ed   i n   d if f er en ap p li ca tio n s   li k d ata  d is tr ib u t io n   an d   ac q u i s itio n   s y s te m s ,   a m p li f ier ,   E lectr o n ic s   d is p la y   [ 1 - 7 ] .   T h C u r r en s teer in g   D AC s   ar th m o r co m m o n l y   u s ed   ar ch itect u r b ec au s o f   t h eir   s m all  s ize  a n d   s i m p lic it y ,   h i g h   r e s o lu tio n   an d   h i g h   s p ee d .   B ased   o n   th b in a r y   p r i n cip le,   cu r r en s o u r ce s   a r s ca led .   Her f o r   i th   cu r r en s o u r ce ,   o u tp u c u r r en is   eq u al  to   th 2 i * I ,   W h er I   L ea s s ig n i f ican t   b it  ( L SB )   cu r r en t.     Fo r   th d e s ig n   o f   D AC ,   v ar io u s   s w itc h es   li k NM O S ,   P MO an d   tr an s m i s s io n   g ate  ar e x p lo r ed .   C h a r a c t e r i s t i c s   o f   s w i t c h i n g   e l e m e n t s   a r e   o n e   o f   t h e   p r o m i n e n t   f a c t o r s   f o r   d y n a m i c   n o n   l i n e a r i t y   o f   D A C   [ 8 ,   9 ] .   I n   th p r o p o s ed   4 - b it   DA C ,   f o u r   b in ar y   w ei g h ted   cu r r en s o u r ce s   ar u s ed ,   th o s ar r ep r esen ted     as:  I o ,   2 I o ,   4 I o   an d   8 I o.   T h m ain   ad v an ta g o f   t h i s   ar c h itec tu r i s   n u m b er   o f   c u r r en ce l l s   r eq u ir ed   w il b e   s a m e   as  n o .   o f   b its .   He n ce ,   th i s   ar ch i tectu r is   m o s t   s u itab le  f o r   h i g h er   r eso lu tio n   i m p le m e n tatio n s .     T h d is ad v an ta g e   w it h   t h i s   a r ch itect u r e:  it   p r o d u ce s   n u m b er   o f   g litc h es   ( u n w a n ted   s ig n al)   o n   t h co n tr ar y     th u n ar y   ar ch itect u r o f f er s   h i g h er   ac c u r ac y   w it h   g r ea te r   lin ea r it y   a th co s o f   c h i p   ar ea   an d   p o w er   o v er h ea d   [ 1 0 ,   1 1 ] .       2.     CURR E N T   S T E E RI N G   D AC   DAC  ar v ailab le  i n   f o r m   o f   v ar io u s   ar ch itect u r es:   Dec o d er   b ased   DAC,  W eig h ted   R   D AC ,   R - 2 R   L ad d er   D A C ,   c h ar g ed   D AC ,   C u u r en t   s teer i n g   D AC .   C o m p ar ed   to   o th e r   A r c h itect u r r s ,   C u r r en s teer in g   D A C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   4 - b it b in a r y   w eig h ted   cu r r en t ster in g   DA C   ( Ja ye s h ku ma r   J.   P a tel )   5643   is   f a s ter   an d   lo w   p o w er   co n s u m i n g .   T h er is   n o   n ee d   o f   ex t r b u f f er   to   d r iv lo ad .   A   c u r r en s teer in g   D AC   u s e s   r e f er en ce   c u r r en t   s o u r c e.   T h s o u r ce   is   r ep licated   in   ea ch   b r an c h   o f   D AC .   T h cu r r en s o u r ce s   b elo n g   to   th b r an ch   is   s w itc h ed   o n   o r   o f f   ac co r d in g   to   d i g ital  i n p u ts .   I n   ca s o f   b i n ar y   w ei g h ed   cu r r en s teer i n g   DAC,  C u r r en s o u r ce   h av in g   th v al u o f   2 N * I o .   W h er I o   is   r ef er en ce   c u r r en t.  No .   o f   s w itc h e s   ar s a m as   n o .   o f   c u r r en s o u r ce s   a n d   s a m as   N.     B a s ed   o n   ON/OF o f   cu r r en s o u r ce s ,   to tal  c u r r en i s   ad d ed   an d   it  w il l   b th o u tp u cu r r en t.  S w itc h es  ar MO s w itc h e s -   NM OS,  P MO o r   tr an s m is s io n   g ate  an d   s a n ar co n tr o lled   d ir ec tly   b y   d i g ital  i n p u t s .   Ou tp u cu r r e n is   a s   p er   in p u co d [ 1 2 - 1 8 ] .   N - b it  DA C   is   r ep r esen ted   a s   lo w   s h o w n   i n   Fi g u r 1 .           Fig u r 1 .   N - b it D A C   r ep r ese n t atio n       Fo r   N - b it D A C ,   o u tp u t is e x p r ess ed   as f o llo w :     REF N N OUT N REF N N OUT V V V D D V 2 2 2 2 2 1 m a x , 0 0 1 1     4 - b it   b i n ar y   w ei g h ted   cu r r e n s teer in g   D A C   is   d esi g n ed   a n d   i m p le m e n ted   w i th   v ar io u s   s w itc h in g   ap p r o ac h es  s u itab le  f o r   b io m ed ical  ap p licatio n .   T h o u g h   t h is   ar c h itect u r o cc u p ies  les s er   d ig ital  ar ea   an d   p o w er ,   b u s u f f er s   f r o m   g litc h es  s p ec i f ical l y   w h e n   h a v m o r n u m b er s   o f   tr an s itio n s   i n   in p u t.  T h au t h o r s   h av ca lc u lated   I N L ,   DNL   o f   4 - b it   B in ar y   C u r r en S teer in g   D A C   h a v in g   v ar io u s   t y p o f   s w itc h e s NM OS,   P MO an d   tr an s m i s s io n   g ate   [ 9 ,   1 2 ] .   DA C   ar ev alu ated   b ased   o n   th v ar io u s   p ar am e t er s   lik R eso l u tio n ,   p o er   co n cu m p tio n ,   s ette lin g   ti m e,   d y n a m ic  r a n g e,   n o n - l in ea r it y   er r o r   ( I NL a n d   DN L ) .   I n   t h is   p ap er ,   f o cu s   is   g iv e n   o n   I N L   an d   DN L .   Di f f er en tial  n o n li n ea r it y   ( ac r o n y m   DNL )   r ep r esen ts   d ev ia tio n   o f   ac tu al  s tep   s iz e   w it h   r e f er en ce   to   id ea s tep   s ize,   w h er s tep   s ize  i s   d if f er e n ce   o f   a n alo g   o u tp u ts   f o r   ad j ac en in p u t   v alu e s   [ 6 ,   1 0 ] Ma th em at icall y   DNL   f o r   DAC is   r ep r esen ted   as f o llo w :      ( ) =  ( + 1 )    ( )              1     I n teg r al  n o n lin ea r it y   ( ac r o n y m   I N L )   r ep r esen ts   a   d ev iatio n   o f   ac t u al  a n alo g   o u tp u o f   D AC   w i th   r ef er en ce   to   ex p ec ted   id ea l v alu f o r   g i v en   d ig ital in p u t v a lu e.   I t is al s o   ex p r ess ed   in   ter m s   o f   DN L   as  f o llo w   [ 6 ,   1 0 ] .     I N L ( n =  ( ) = 0       T h ch ar ac ter is tics   o f   S w i tch   p lay   a n   i m p o r ta n r o le  f o r   h ig h   s p ee d ,   lo w   p o w er   an d   h i g h - r eso lu tio n   DAC.  W h ic h   d ec id es  t h N o n   lin ea r it y   s a y   D N L   an d   I NL   o f   D AC .   T h er ar o th er   ar ch itectu r es  in   i m p le m en ta tio n   s a y   u n ar y   cu r r en s teer i n g   D AC .   Said   ar c h i tectu r is   co m p le x   i n   ter m s   o f   n u m b er   o f   cu r r en s o u r ce s .   Her ea ch   cu r r en s o u r ce   h as   t h s a m v al u o f   I o   ( r ef er en ce   cu r r en t)   b u n u m b e r   o f   cu r r en s o u r ce s   ar ( 2 N - 1 )   an d   s a m n o .   o f   s w itc h e s   as  w ell.   I o f f er s   ad v an tag in   f o r m   o f   less   g li tch e s   b u r eq u ir ed   m o r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 Decem b er   2020     5 6 4 2   -   5 6 4 9   5644   ar ea .   I is   also   r eq u ir ed   t o   h av ad d itio n al  h ar d w ar to   co n v er b in ar y   co d in to   th er m o m eter     co d [ 1 9 - 2 2 ] .   L o o k i n g   to   i m p le m en ta tio n ,   ar ea   ef f icie n c y   a n d   f r ee   f r o m   ad d itio n al   h ar d w ar f o r   b in ar y   to   th er m o m eter   co d co n v er s io n ,   B in ar y   c u r r en s teer i n g   D A C   s tr u ct u r is   th e   s i m p lest   o n e.   b it  co n f ig u r atio n   w h ic h   n ee d s   o n l y   c u r r en s o u r ce s .   T h e y   ar s tr aig h t - f o r w ar d l y   w o r k ed   b y   th e   li n ea r   b in ar y   i n p u co d es.  Ho w e v er ,   d u to   th e   i n ad eq u ate  s y n c h r o n izatio n   o f   t h s w itc h es  a n d   d y n a m ic  b e h av io r   o f   t h cir c u it ,   lar g g litc h e s   in   f o r m   o f   i m p u ls es  ar o b s er v ed   at  th o u tp u t   ter m in al.   T h is   p r o b le m   is   ad d r ess ed   u s i n g   b etter   s w itc h .   T h is   s tr u ctu r also   o f f er s   m er it  in   f o r m   o f   less   n o .   o f   tr an s is to r s   as  w ell.   T h 4 - b it  b in ar y   w ei g h ted   cu r r en t steer i n g   D A C   i s   as  s h o w n   i n   Fi g u r 2   [ 1 7 ,   2 0 ,   2 3 - 2 5 ] .           Fig u r 2 .   4 - b it   b in ar y   w ei g h te d   cu r r en t steer in g   D AC       T h p r esen w o r k   is   f o cu s ed   to   d esig n   a n d   a n al y s t h ef f ec o f   v ar io u s   t y p es  o f   s w itc h es  o n   n o n   lin ea r it y   er o o r   s a y   DN L   a n d   I NL .   B ased   o n   u n d er s tan d i n g   f r o m   t h e   liter at u r s u r v e y ,   t h r e t y p es  o f   s w i tch e s   s a y   NM O S,  P MO an d   tr an s m is s io n   g ate  h a v b ee n   tr ied   an d   s i m u la tio n   o f   ea c h   o n h as   b ee n   ca r r ied   o u t.  Fo r   t h p r o p o s ed   d esig n   a n d   s i m u latio n ,   ca d e n ce   to o is   u s e d   w it h   1 8 0   n m   C MO tech n o l o g y .   T h p r o p o s ed   cu r r en t   s teer i n g   D A C   o f f er s   d esire d   I NL   an d   DN L   w it h   r ate d   p o w er   co n s u m p tio n .         3.   VARIO US  SWI T CH I NG   A P P RO ACH E S   A   m ai n   s o u r ce   o f   n o n li n ea r i t y   o r ig i n ate s   b ec au s o f   g lit ch es  i n   t h c u r r en ce ll.  Mo r n o .   o f   tr an s itio n s   r es u lt s   m o r n o .   o f   ch a n g es  t h s ta tes  o f   s w itc h es  s a y   o n   to   o f f   o r   v ice  v er s a.   I n   ca s o f   4 - b it   b in ar y   w ei g h ted   D A C ,   w h e n   in p u ch a n g es  f r o m   0 0 1 1   to   0 1 0 0 ,   b ig   g litch   i s   o b s er v ed   b ec au s o f   3   tr an s itio n s .   Si m ilar l y ,   w h e n   i n p u c h an g es  f r o m   0 1 1 1   to   1 0 0 0 ,   ev en   b ig   g litc h   w ill  b th er as  th er ar 4   tr an s itio n s .   I n   ca s o f   u n ar y   w ei g h ted   D A C ,   t h er is   o n l y   1 - b it  tr an s it io n   s o   th er is   n o   g litc h   b u it  n ee d s   m o r e   n o .   o f   c u r r en t   s o u r ce s f o r   4 - b it   u n ar y   c u r r en s teer i n g   D A C ,   1 5   cu r r en s o u r ce s   o f   h av i n g   s a m v alu e   ar r eq u ir ed .   T h er m o m eter   co d is   u s ed   to   co n tr o th s w i t ch es.  A d d itio n al  h ar d w ar is   r eq u ir ed   to   co n v er b in ar y   co d in to   th er m o m eter   co d es [ 2 6 - 2 9 ] .   C h ar ac ter is tics   o f   s w itc h   al s o   p lay   a n   i m p o r ta n r o le.   T h er ar v ar io u s   o p tio n s   f o r   th s a m e:   NM OS,  P MO S,  T r an s m is s io n   g ate.   NM OS   an d   P MO S   ar u s ed   a s   s in g le   d ev ice  a n d   c o n tr o lled   b y   s in l g e   in p u t.  W h i le  tr an s m i s s io n   g at is   p ar allel  co m b i n atio n   o f   NM OS  an d   P MO an d   co m p le m en tar y   co n tr o l   in p u t s   ar d esire d   in   th i s   ca s [ 2 2 ] .       4.   SI M UL AT I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O NS   4 - b it   b in ar y   w ei g h ted   cu r r en s teer in g   D AC   h a v b ee n   i m p le m e n ted   u s i n g   ca d e n ce   v ir tu o s o   i n   C MO 1 8 0   n m   tec h n o lo g y .   T h is   co n v er ter   d ev elo p ed   a n d   s i m u lated   i n   1 8 0   n m   C M OS  tech n o lo g y   w it h   s u p p l y   v o ltag o f   1 . 8   V.   B ased   o n   th r ee   d if f er en t y p o f   s w itc h es,  th r ee   p o s s ib le  co m b in atio n s   h a v b ee n   s i m u lated .     DN L   a n d   I N L   w er ca lcu la ted   f o r   all   t h r ee   D AC s .   I h as   b ee n   o b s er v ed   th a t h DN L   a n d   I N L   i n   ca s o f   D A C   h a v in g   T r an s m is s io n   g ate  ar as  ± 0 . 4 2   L SB   an d   ± 0 . 4 L SB ,   r esp ec tiv el y .   W ith   th o p er atin g   f r eq u en c y   o f   2 0 0   Mh z,   s i m u la ted   p o w er   co n s u m p tio n   w a s   2 2   m W .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   4 - b it b in a r y   w eig h ted   cu r r en t ster in g   DA C   ( Ja ye s h ku ma r   J.   P a tel )   5645   Au t h o r s   r ep r esen ted   a n d   co m p ar ed   t h r ee   ar c h itect u r es  a n d   t h eir   o u tp u ts   i n   f o r m   o f   cu r r en t s .     Fig u r 3   to   F ig u r 8   s h o w s   t h s i m u lated   r es u lts   an d   o u tp u t   o f   p r o p o s ed   s eg m e n ted   D AC   u s i n g   v ar io u s   k i n d s   o f   s w itc h es   s a y   NM O S,  P MO an d   tr a n s m is s io n   g ate.   E ac h   ar ch itec tu r h av i n g   t w o   p ar ts o n is   c u r r en t   m ir r o r   an d   s ec o n d   is   s w i tch i n g   ele m e n t s ,   cu r r en m ir r o r   p ar t is co m m o n   i n   all  th r ee   ar ch i te ctu r es.   I n   ca s o f   NM OS  s w itc h - b as ed   ar ch itectu r e,   b ig   g li tch e s   h av o b s er v ed   an d   s a m r es u lt s   p o o r   n o n   lin ea r it y .   Glitc h e s   ar a v ailab l w h e n   t h er ar g r ea ter   n u m b er   o f   tr a n s i tio n s   i n   d ig ital i n p u t s   e. g   w h en   in p u t   ch an g f r o m   0 1 1 1   to   1 0 0 0 ,   p r o m i n e n g li tch   is   t h er e.   T h s tep   s ize  s h o u ld   b eq u al  b u it  is   o b s er v ed   th at  ev en   in   s o m ca s e s   o f   in p u c h an g es,  it  i s   r ed u ce d   r ath er   t h an   to   b i n cr ea s ed .   Sa m w il h av e   ad v er s i m p ac t   o n   n o n - li n ea r it y   er r o r   in   ter m s   o f   I NL   a s   w ell  a s   DN L .   Her in   ca s o f   P MO s w i tch ,   s a m k in d   o f   o b s er v atio n s   ar t h er as  o b s er v ed   in   ca s o f   NM OS  s witch es.  As  d ig i tal  i n p u i n cr e ase,   o u tp u s h o u ld   in cr ea s e.   I t is n o t a l w a y s   o b s er v ed   in   ca s o f   NM OS a n d   P MO S k i n d s   o f   s w itc h es.   T r an s m is s io n   g ate  i s   o n g o o d   o p tio n   as  s w itc h .   A r ch i tectu r h av i n g   tr an s m is s io n   g ate  o f f er s   b i g   ad v an ta g i n   f o r m   o f   r ed u ctio n   o f   g litc h es  as  w ell  as  co n tin u o u s   r i s o f   c u r r en as  d esire d   w h ic h   m a k es  le s s er   v alu o f   I N L   an d   DN L .   Gr ap h s   f o r   I NL   a n d   DNL   o f   p r o p o s ed   cu r r en s teer in g   D AC   u s i n g   tr an s m i s s io n   g ate   s w itc h es  ar r ep r esen ted   in   F ig u r 9   an d   Fi g u r 1 0   r esp ec tiv el y T h s i m u lated   r es u lt  o f   b in ar y   w eig h ted   DAC u s i n g   tr a n s m i s s io n   g ate  as a   s w it c h   ar as sh o w n   i n   T a b le  1 .           Fig u r 3 .   A r ch itectu r o f   b i n ar y   w ei g h ted   D AC   w it h   NM OS  s w itc h es           Fig u r 4 .   C u r r en t o u tp u t o f   b i n ar y   w ei g h ted   D A C   w i th   NM OS s w itc h es     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 Decem b er   2020     5 6 4 2   -   5 6 4 9   5646       Fig u r 5 .   A r ch itectu r o f   b i n ar y   w ei g h ted   D AC   w it h   P MO S s w itc h es           Fig u r 6 C u r r en t o u tp u t o f   b i n ar y   w ei g h ted   D A C   w i th   P MO S s w itc h es           Fig u r 7 .   A r ch itectu r o f   b i n ar y   w ei g h ted   D AC   w it h   tr an s m i s s io n   g ate  s w i tch e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   4 - b it b in a r y   w eig h ted   cu r r en t ster in g   DA C   ( Ja ye s h ku ma r   J.   P a tel )   5647       Fig u r 8 .   C u r r en t o u tp u t o f   b i n ar y   w ei g h ted   D A C   w i th   tr a n s m is s io n   g ate  s w i tch e s             Fig u r 9 .   DNL   g r ap h   o f   4   b it b in ar y   w ei g h ted   DAC  h av i n g   tr an s m is s io n   g ate           Fig u r 1 0 .   I NL   g r ap h   o f   4   b it b in ar y   w ei g h ted   DAC  h av i n g   tr an s m is s io n   g ate     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 Decem b er   2020     5 6 4 2   -   5 6 4 9   5648   T ab le  1 .   Sim u lated   r es u lt o f   D AC   P a r a me t e r s   V a l u e     P a r a me t e r s   V a l u e   T e c h n o l o g y   1 8 0       I N L   ( M a x )   0 . 3 4   L S B   R e so l u t i o n   4 - b i t     D N L   ( M a x )   0 . 3 8   L S B   A p p r o a c h   B i n a r y   w e i g h t e d       P o w e r   ( M a x )   2 2 mW   S u p p l y   v o l t a g e   1 . 8   V     F r e q u e n c y   2 0 0   M h z       5.   CO NCLU SI O   A   b in ar y   w ei g h ted   4   b it  cu r r en t - m o d d ig ital  to   An alo g   co n v er ter   ( DAC)  u s e f u in   t h f ield   o f   b io m ed ical   ap p licatio n   d es i g n ed   a n d   s i m u la ted   u s i n g   1 8 0 n m   C MO S   P r o ce s s . I n   t h is   i m p le m e n tatio n     th a u t h o r s   h a v ca lc u lated   I NL   a n d   DN L   o f   D AC   h av in g   NM O S,  P MO S   a n d   tr an s m i s s io n   g ate   a s     s w itch .   I is   d esire d   to   h av e   I NL   an d   DN L   in   t h r an g o f   + 0 . 5   L SB .   B ased   o n   co m p ar is o n .   I h as  b ee n   o b s er v ed   th at  Di g ital  to   An al o g   co n v er to r   w it h   tr an s m i s s io n   g a te  a s   s w itc h ,   DN L   a n d   I NL   ar 0 . 3 8   L SB   an d   0 . 3 4   L SB   r esp ec tiv el y .   P o w er   co n s u m p tio n   i s   o b s er v ed   as 2 2 m W .       RE F E R E NC E S   [1 ]   C.   S e o k ,   H.  Kim ,   S .   Im ,   H.  S o n g ,   K.  L im ,   Y. - S .   G o o ,   K. - i.   K o o ,   D. - i.   C h o   a n d   H .   Ko ,   " A   1 6 - c h a n n e n e u ra l   stim u lato IC  w it h   D A sh a rin g   sc h e m e   f o a rti f i c ial  re ti n a p ro sth e se s,"   J o u rn a Of  S e mic o n d u c to T e c h n o lo g y   An d   S c ien c e ,   v o l.   1 4 ,   p p .   6 5 8 6 6 5 ,   2 0 1 4 .   [2 ]   S .   S a rk a a n d   S .   Ba n e rjee ,   " A n   8 - b it   lo w   p o w e D A w it h   re - u se d   d istri b u ted   b in a ry   c e ll a r c h it e c tu re   f o re c o n f ig u ra b le t ra n sm it ters , "   M ic ro e lec tro n ics   J o u r n a l,   v o l.   4 5 ,   p p .   6 6 6 6 7 7 ,   2 0 1 4 .   [3 ]   S .   S a rk a a n d   S .   Ba n e rjee ,   " 1 0 - b it   5 0 0   M S P S   S e g m e n ted   D A C   w it h   Op ti m iz e d   Cu rre n S o u rc e to   A v o id   M ism a tch   E ff e c t, "   IEE Co mp u te r S o c iety   An n u a S y mp o si u m o n   V L S I,   M o n tp e ll ier ,   p p .   1 7 2 - 1 7 7 ,   2 0 1 5 .   [4 ]   B.   R a z a v i,   De si g n   o f   a n a lo g   CM OS  in teg ra ted   c ircu it s,   T a t a   M c Gr a w - Hill   Ed u c a ti o n ,   NY ,   2 0 0 2 .   [5 ]   M .   T .   Ra h m a n   a n d   T .   L e h m a n n ,   " A   se l f - c a li b ra ted   c ry o g e n i c   c u rre n c e ll   f o 4 . 2   c u r re n ste e rin g   D/A   c o n v e rters , "   IEE T ra n s a c ti o n s o n   Circ u it a n d   S y ste ms   II:  Exp re ss   Briefs,   v o l.   6 4 ,   p p .   1 1 5 2 1 1 5 6 ,   2 0 1 6 .   [6 ]   D.  P rz y b o ro w sk a n d   M .   Id z ik ,   " A   1 0 - b it   lo w - p o w e s m a ll - a re a   h ig h - sw in g   CM OS  D AC,"   IEE T ra n sa c ti o n o n   Nu c lea r S c ien c e ,   v o l.   5 7 ,   pp.   2 9 2 2 9 9 ,   2 0 1 0 .   [7 ]   G .   P a rk   a n d   M .   S o n g ,   " A   CM O S   c u rre n t - ste e rin g   D/A  c o n v e rter   w it h   f u ll - s w in g   o u tp u v o lt a g e   a n d   a   q u a tern a ry   d riv e r, "   IEE T ra n sa c ti o n o n   Ci rc u it s a n d   S y ste ms   II:  Exp re ss   Briefs,   v o l.   6 2 ,   p p .   4 4 1 4 4 5 ,   2 0 1 4 .   [8 ]   N.  P a l,   P .   Na n d i,   R.   Bisw a s   a n d   A .   G .   K a tak wa r,   " P lac e m e n t - b a se d   n o n li n e a rit y   re d u c ti o n   tec h n iq u e   f o r     d if fe re n ti a l   c u r r e n t - s t e e r i n g   D A C , "   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   V e r y   L a r g e   S c a l e   I n t e g r a t i o n   ( V L S I )   S y s t e m s ,   v o l .   2 4 ,   n o .   1 ,   pp.   233 2 4 2 ,   2 0 1 5 .   [9 ]   I.   M u k h o p a d h y a y ,   M .   Y.  M u k a d a m ,   R.   Na ra y a n a n ,   F .   O' M a h o n y   a n d   A .   B.   A p se l,   " Du a l - c a li b ra ti o n   tec h n iq u e   f o im p ro v in g   sta ti c   li n e a rit y   o f   th e rm o m e t e D A Cs  f o I/O, "   IEE T ra n s a c ti o n o n   Ver y   L a rg e   S c a le  In te g ra ti o n   ( VL S I)  S y ste ms ,   v o l.   2 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 0 5 0 1 0 5 8 ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   S .   N.   M o h y a a n d   H.  K o b a y a sh i,   " Dig it a c a li b ra ti o n   a lg o rit h m   fo h a lf - u n a ry   c u rre n t - ste e rin g   DA C   f o li n e a rit y   im p ro v e m e n t, "   2 0 1 4   I n ter n a ti o n a S o C   De sig n   C o n fer e n c e   ( IS OCC ),   J e ju ,   p p .   6 0 - 61 2 0 1 4 .   [1 1 ]   P .   M a th u rk a a n d   M .   M a li ,   " S e g m e n ted   8 - b it   c u r re n t - ste e rin g   d ig it a to   a n a lo g   c o n v e rter,"   2 0 1 5   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Per v a siv e   Co mp u t in g   ( ICPC),   P u n e ,   p p .   1 - 4 ,   2 0 1 5 .   [1 2 ]   R.   L iu   a n d   L .   P il e g g i,   " L o w - o v e rh e a d   se lf - h e a li n g   m e th o d o l o g y   f o c u rre n m a tch in g   in   c u rre n t - s tee rin g   D A C, "   IEE T ra n sa c ti o n o n   Circ u it a n d   S y ste ms   II:  Exp re ss   Briefs,   v o l.   6 2 ,   n o .   7 ,   p p .   6 5 1 6 5 5 ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   R.   J.  Ba k e r,   " CM OS:   c ircu it   d e sig n ,   lay o u t,   a n d   sim u latio n , "   J o h n   W il e y   &   S o n s,   2 0 1 9 .   [1 4 ]   P .   E.   A ll e n   a n d   D.  R .   Ho l b e rg ,   " CM OS  a n a lo g   c ircu it   d e sig n , "   El se v ier ,   2 0 1 1 .   [1 5 ]   M .   S .   Ye n u c h e n k o ,   " A lt e rn a ti v e   stru c tu re o f   a   se g m e n ted   c u rre n t - ste e rin g   DA C, "   2 0 1 8   I n ter n a ti o n a l   S y mp o siu m   o n   C o n s u me r T e c h n o l o g ies   ( IS CT ),   S t.   P e ters b u rg p p .   1 4 - 1 7 ,   2 0 1 8 .   [1 6 ]   D. - L .   S h e n ,   Y. - C .   L a a n d   T . - C.   L e e ,   " A   1 0 - b it   b i n a ry - w e i g h ted   DA w it h   d ig it a b a c k g ro u n d   L M S   c a li b ra ti o n , "   2 0 0 7   IE EE   Asi a n   S o li d - S ta te Ci rc u it s Co n fer e n c e ,   Je ju p p .   3 5 2 - 3 5 5 ,   2 0 0 7 .   [1 7 ]   H. - C.   S e o l,   S . - K.  Ho n g   a n d   O. - K.  Kw o n ,   " A n   a re a - e ff icie n h ig h - re so lu ti o n   re sisto r - stri n g   DA w it h   re v e rs e   o rd e rin g   sc h e m e   f o a c ti v e   m a tri x   f lat - p a n e d isp la y   d a ta d riv e ICs , "   J o u rn a o Disp l a y   T e c h n o l o g y ,   v o l.   1 2 ,   n o .   8 ,   p p .   8 2 8 8 3 4 ,   2 0 1 6 .   [1 8 ]   D.  S e o ,   " A   h e tero g e n e o u 1 6 - b i DA u sin g   a   re p li c a   c o m p e n sa ti o n , "   IEE T r a n s a c ti o n o n   Circ u it a n d   S y ste ms   I:  Reg u l a r P a p e rs ,   v o l.   5 5 ,   n o .   6 ,   pp.   1 4 5 5 1 4 6 3 ,   2 0 0 8 .   [1 9 ]   R.   Ru b in o ,   P .   S .   Cr o v e tt a n d   O.  A iello ,   " De si g n   o f   Re lax a ti o n   Di g it a l - to - A n a lo g   Co n v e rters   f o In tern e o f   T h in g A p p li c a ti o n in   4 0 n m   CM OS, "   2 0 1 9   IEE Asia   P a c if ic  Co n fer e n c e   o n   Circ u it a n d   S y ste ms   ( AP C CAS ),   Ba n g k o k ,   T h a il a n d ,   p p .   1 3 - 1 6 ,   2 0 1 9 .   [2 0 ]   C. - W .   L u ,   C. - M .   Hs iao   a n d   P . - Y.  Yin ,   " 1 0 - b   tw o - sta g e   D A w it h   a n   a re a - e ff icie n m u lt ip l e - o u tp u v o lt a g e   se lec to a n d   a   li n e a rit y - e n h a n c e d   DA C - e m b e d d e d   op - a m p   f o L CD   c o lu m n   d riv e ICs,"   IEE jo u rn a o so li d - sta te   c irc u it s,   v o l.   4 8 ,   n o .   6 ,   pp.   1 4 7 5 1 4 8 6 ,   2 0 1 3 .   [2 1 ]   W. - T .   L in   a n d   T . - H.  Ku o ,   " c o m p a c d y n a m ic - p e r f o r m a n c e - im p ro v e d   c u rre n t - ste e rin g   D AC  w it h   ra n d o m   ro tatio n - b a se d   b in a ry - w e ig h ted   se lec ti o n , "   IEE E   J o u r n a l   o S o li d - S t a te Ci rc u it s,   v o l.   4 7 ,   n o .   2 ,   pp.   444 4 5 3 ,   2 0 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   4 - b it b in a r y   w eig h ted   cu r r en t ster in g   DA C   ( Ja ye s h ku ma r   J.   P a tel )   5649   [2 2 ]   D. - K.  Ju n g ,   Y. - H.  Ju n g ,   T .   Yo o ,   D. - H.  Yo o n ,   B. - Y.  Ju n g ,   T .   T . - H .   Kim   a n d   K. - H.  Ba e k ,   " A   1 2 - b it   m u lt i - c h a n n e RR  DA u sin g   a   sh a re d   re sisto strin g   sc h e m e   f o a re a - e ff icie n d isp lay   so u rc e   d riv e r, "   IEE T ra n sa c ti o n o n   Circ u it s a n d   S y ste ms   I:  Reg u l a r P a p e rs ,   v o l.   6 5 ,   n o .   1 1 ,   p p .   3 6 8 8 3 6 9 7 ,   2 0 1 8 .   [2 3 ]   X .   Hu o ,   W .   Ba i,   H. - M .   L a m ,   C.   L iao ,   M .   Zh a n g ,   S .   Z h a n g   a n d   H.   Jia o ,   " Co m p a c L o w - V o lt a g e   S e g m e n ted   D/ A   Co n v e rter  w it h   A d ju sta b le  G a m m a   Co e ff icie n f o A M O L ED  Disp lay s,"   2 0 1 9   IEE I n ter n a t io n a l   S y mp o siu o n   Circ u it s a n d   S y ste ms   ( IS CAS ),   S a p p o ro ,   Ja p a n ,   p p .   1 - 5 ,   2 0 1 9 .   [2 4 ]   J.  Da lec k i,   R.   Dlu g o sz ,   T .   T a las k a   a n d   G .   F isc h e r,   " A   L o w   P o w e r,   L o w   Ch ip   A re a ,   Tw o - sta g e   Cu rre n t - m o d e   DA C   Im p le m e n ted   in   CM OS  1 3 0   n m   T e c h n o lo g y , "   2 0 1 9   M IXDE S   -   2 6 th   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e ,   " M ixe d   De sig n   o f   In teg ra te d   Circ u it a n d   S y ste ms ,"   Rz e sz ó w ,   P o lan d ,   p p .   1 5 1 - 1 5 6 ,   2 0 1 9 .   [2 5 ]   H.  Cru z ,   T . - C.   Ye h ,   H. - Y.  Hu a n g ,   S . - Y.  L e e   a n d   C. - H.  L u o ,   " D A C   f o p o sitro n   e m is sio n   to m o g ra p h y   f ro n t - e n d , "   2 0 1 4   I EE I n ter n a ti o n a S y mp o siu o n   Bi o e lec tro n ics   a n d   Bi o in fo rm a t ics   ( IEE IS BB   2 0 1 4 ),   Ch u n g   L i,     p p .   1 - 4,   2 0 1 4 .   [2 6 ]   H.  Cru z ,   H. - Y.   Hu a n g ,   C . - H.  L u o ,   L . - Y.  Ch i o u   a n d   S . - Y.  L e e ,   " A   n o v e c lo c k - p u lse - w id th   c a li b ra ti o n   tec h n iq u e   f o c h a rg e   re d istri b u ti o n   DA Cs,"   2 0 1 7   I EE I n ter n a ti o n a l   S y mp o siu o n   Circ u it a n d   S y ste ms   ( IS C AS ),   Ba lt im o re ,   M D,  p p .   1 - 4,   2 0 1 7 .   [2 7 ]   F. - T .   Ch o u ,   Z. - Y.  Ch e n   a n d   C. - C.   Hu n g ,   " A   1 0 - b it   2 5 0 M S /s  lo w - g li tch   b in a ry - we ig h ted   d ig it a l - to - a n a lo g   c o n v e rter,"   in   2 0 1 4   2 7 t h   IEE E   In ter n a ti o n a S y ste m - on - Ch ip   Co n fer e n c e   ( S OCC),   L a s   V e g a s,  NV ,   2 0 1 4 ,     p p .   2 3 1 - 2 3 5 ,   2 0 1 4 .   [2 8 ]   O.  A iello ,   P .   Cr o v e tt a n d   M .   A li o to ,   " S tan d a rd   Ce ll - Ba se d   Ultra - Co m p a c D A Cs  in   4 0 - n m   CM OS, "   IEE Acc e ss ,   v o l.   7 ,   p p .   1 2 6 4 7 9 1 2 6 4 8 8 ,   2 0 1 9 .     [2 9 ]   Ja y e sh   P a tel,   Am ish a   Na ik .   A   Lo w   V o lt a g e   Hig h   S p e e d   S e g m e n t e d   Cu rre n t   S tee rin g   DA f o Ne u ra S ti m u latio n   A p p li c a ti o n ,”   I n ter n a t io n a l   J o u r n a o Rec e n T e c h n o l o g y   a n d   E n g i n e e rin g ,   v o l.   8 ,   n o .   5 ,   p p .   4 2 7 0 - 4 2 7 4 ,   2 0 2 0 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       J a y e shk u m a r   J .   Pa te l   is  p u rsu in g   h is  P h .   d   f ro m   Nir m a   Un iv e rsity ,   A h m e d a b a d   in   th e   f ield   o m i x e d   sig n a l   c ircu it   d e sig n .   He   o b tai n e d   h is  M .   T e c h   in   EC  (V L S De sig n f ro m   In stit u te  o T e c h n o lo g y ,   Nir m a   Un iv e rsit y ,   A h m e d a b a d   in   2 0 0 7 .   He   d id   h i B. f ro m   BV M   Co ll e g e   o En g in e e rin g ,   V a ll a b h   V id y a n a g a r.   He   h a p u b li sh e d   m a n y   tec h n ica p a p e rs  in   n a ti o n a a n d   in tern a ti o n a j o u r n a ls.  He   h a m o re   th a n   1 8   y e a rs  o f   e x p e rien c e   in   tea c h in g   a UG   &   P G   lev l.   He   a lso   w o rk e d   f o in d u stry   f o a b o u 5   y e a rs.  His   re se a rc h   in tere s in c lu d e A n a lo g   a n d   M ix e d   sig n a V L S I           Dr .   A m is h a   N a i k   is   w o rk in g   a A ss o c iate   p ro f e ss o a EC  d e p a rtme n t,   Nirm a   Un iv e rsit y ,   A h m e d a b a d   sin c e   2 0 0 1 .   S h e   te a c h e b o t h   a UG   a n d   P G   lev e l.   S h e   d id   B.   E   in   El e c tro n ics   f ro m   Re g io n a En g in e e rin g   Co ll e g e ,   S u ra in   th e   y e a 1 9 9 7   a n d   o b tai n e d   M .   T e c h   a n d   P h .   D   in   V L S I   De sig n   a re a   in   th e   y e a 2 0 0 6   a n d   2 0 1 1   re sp e c ti v e ly   f ro m   Nir m a   Un iv e rsit y ,   A h m e d a b a d .   S h e   h a p u b li sh e d   m a n y   p a p e rs  in   n a ti o n a a n d   i n tern a ti o n a j o u r n a ls.  S h e   is  g u i d i n g   se v e ra P h . D   stu d e n ts  in   t h e   a re a   o f   a n a lo g   a n d   m i x e d   sig n a c ircu it   d e sig n .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.