The potential of implementing subthreshold radio frequency circuits in deep sub-micron CMOS technology was investigated for developing low-power front-ends for wireless personal area network (WPAN) applications. It was found that the higher transconductance to bias current ratio in weak inversion could be exploited in developing low-power wireless front-ends, if circuit techniques are employed to mitigate the higher device noise in subthreshold region. The first fully integrated subthreshold low noise amplifier was demonstrated in the GHz frequency range requiring only 260 μW of power consumption. Novel subthreshold variable gain stages and down-conversion mixers were developed. A 2.4 GHz receiver, consuming 540 μW of power, was implemented using a new subthreshold mixer by replacing the conventional active low noise amplifier by a series-resonant passive network that provides both input matching and voltage amplification. The first fully monolithic subthreshold CMOS receiver was also implemented with integrated subthreshold quadrature LO (Local Oscillator) chain for 2.4 GHz WPAN applications. Subthreshold operation, passive voltage amplification, and various low-power circuit techniques such as current reuse, stacking, and differential cross coupling were combined to lower the total power consumption to 2.6 mW. Extremely compact resistive feedback CMOS low noise amplifiers were presented as a cost-effective alternative to narrow band LNAs using high-Q inductors. Techniques to improve linearity and reduce power consumption were presented. The combination of high linearity, low noise figure, high broadband gain, extremely small die area and low power consumption made the proposed LNA architecture a compelling choice for many wireless applications.

No description available.

The theoretical part of the thesis deals with the explanation of the actions that occur during the stimulation of tissues with the electric current. A significant analogy with electrical circuits is used to describe the phenomena at the molecular and cellular level. The models of membrane and cell are necessary for understanding the behaviour of more complex structures, such as tissues and organs. A considerable attention is paid to the conditions of electrical stimulation which bring about response in the stimulated area. Next, the cumulative effect of the subthreshold stimulation is analysed. The mechanisms of common treatment effects of the electrotherapeutic methods are outlined. The research results in the practical part of the thesis – the design for a microstimulator. Properties of the microstimulator and compliance with standard requirements are verified by testing the electromagnetic compatibility and electrical safety, conducted by the Institute for testing and certification, JSC. The effects of microstimulation on living organisms are experimentally investigated on horses, in collaboration with the Veterinary and Pharmaceutical University. For the first time, thermodynamic sensors are used for the objective assessment of the microstimulation therapeutic effect. These miniature sensors are placed on the horse´s front legs and monitor the changes in thermal activity while only one limb is really stimulated and the other is just considered as a reference. Comparison and statistical evaluation of the measured signals could provide a more detailed view of the thermal changes within the stimulated area, which is significantly related to blood circulation in limbs, and with the support of the reduction of edema. The course of the experiment which deals with the effect of microstimulation on edema of the horse´s legs caused by minor injuries (tendinitis, sprains, etc.), is documented in photographs or videos that are significant for possible evaluation of the effectiveness of the stimulation in this application.

Jádrem této disertační práce bylo studovat optické a elektrické charakteristiky tenkovrstvých elektroluminiscenčních součástek řízených střídavým proudem (ACTFEL) a zejména vliv procesu stárnutí luminiforů na jejich optické a elektrické vlastnosti. Cílem této studie měl být příspěvek ke zvýšení celkové účinnosti luminoforů, vyjádřené pomocí jasu, účinnosti a stability. Vzhledem k tomu, že současnou dominantní technologií plochých obrazovek je LCD, musí se další alternativní technologie plošných displejů porovnávat s LCD. Výhodou ACTFEL displejů proti LCD je lepší rozlišení, větší teplotní rozsah činnosti, větší čtecí úhel, či možnost čtení při mnohem vyšší intenzitě pozadí. Na druhou stranu je jejich nevýhodou vyšší energetická náročnost, problém s odpovídající barevností tří základních barev a podstatně vyšší napětí nutné pro činnost displeje. K dosažení tohoto cíle jsme provedli optická, elektrická a optoelektrická měření ACTFEL struktur a ZnS:Mn luminoforů. Navíc jsme studovali vliv dotování vrstvy pomocí KCl na chování mikrostruktury a na elektroluminiscenční vlastnosti (zejména na jas a světelnou účinnost) ZnS:Mn luminoforů. Provedli jsme i některá, ne zcela obvyklá, měření ACTFEL součástek. Vypočítali jsme i rozptylový poměr nabitých barevných center a simulovali transportní charakteristiky v ACTFEL součástkách. Studovali jsme vliv stárnutí dvou typů ZnS:Mn luminoforů (s vrstvou napařenou či získanou pomocí epitaxe atomových vrstev) monitorováním závislostí svítivost-napětí (L-V), velikost vnitřního náboje - elektrické pole luminoforu (Q-Fp) a kapacitance-napětí (C-V) ve zvolených časových intervalech v průběhu stárnutí. Provedli jsme krátkodobá i dlouhodobá měření a pokusili jsme se i o vizualizaci struktury luminoforu se subvlnovým rozlišením pomocí optického rastrovacího mikroskopu pracujícího v blízkém poli (SNOM). Na praktickém případu zeleného Zn2GeO4:Mn (2% Mn) ACTFEL displeje, pracujícího při 50 Hz, jsme také studovali stabilitu svítivosti pomocí měření závislosti svítivosti na napětí (L-V) a světelné účinnosti na napětí (eta-V). Přitom byl zhodnocen význam těchto charakteristik. Nezanedbatelnou a neoddělitelnou součástí této práce je i její pedagogický aspekt. Předložený text by mohl být využit i jako učebnice pro studenty na mé univerzitě v Lybii.