高精度电流模式四象限乘法器的设计与应用

在AB类电流镜基础上,采用两个跨导线性环电路,设计了一款高精度电流模式四象限模拟乘法器。通过引入参考电流,增大了乘法器输入输出范围。将提出的乘法器作为增益控制单元与基本差分式OTA相连,实现了一款跨导增益宽范围线性可调的OTA。采用TSMC 0.35 μm CMOS集成工艺,对实现的乘法器和OTA进行Pspice仿真,结果表明,乘法器与OTA具有精度高、输入范围广、线性度好、功耗低等优点,可作为基本模块应用于多种电流模式信号处理系统中。     

二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计

设计了一种二极管型非制冷红外探测器的前端电路,该电路采用Gm-C-OP积分放大器的结构,将探测器输出的微弱电压信号经跨导放大器(OTA)转化为电流信号,再经电容反馈跨阻放大器(CTIA)积分转化为电压信号输出。该OTA采用电流反馈型结构,可以获得比传统OTA更高的线性度和跨导值。输入采用差分结构,可以有效地消除环境温度及制造工艺对探测器输出信号的影响。电路采用0.35 m CMOS工艺进行设计并流片,5 V电源电压供电。Gm-C-OP积分放大器总面积0.012 6 mm2,当输入差分电压为0~5 mV时,测试结果表明:OTA跨导值与仿真结果保持一致,Gm-C-OP积分放大器可实现对动态输入差分信号到输出电压的线性转化,线性度达97%,输出范围大于2 V。     

一种高线性度低失真跨导运算放大器的设计

为了解决线性跨导输入范围有限的问题,提出了一种具有宽线性输入范围的高线性运算跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier,OTA),可有效适用于包括低频连续时间滤波器在内的电流模式电路。该OTA利用源极退化和辅助差分结构,通过减少失真分量来显著增加线性范围。此外还利用该OTA实现了一种二阶全差分滤波器;采用SCL180 nm CMOS工艺进行了设计和仿真。实验结果表明,相比于其他设计方法,该OTA和滤波器具有更宽的线性范围和更低的失真。对于1 MHz信号频率、600 mVP-P的输入,该OTA的三次谐波失真分量和互调失真分量分别为-74.8 dB和-76.1 dB,线性范围为0.9V(1%跨导变化)。对于300 mVP-P、10 kHz输入,该滤波器的三次谐波失真分量和互调失真分量分别为-69.75 dB和-65.2 dB。     

基于单一PMOS差分对的轨到轨输入运算放大器设计

基于国内某CMOS工艺设计了一种单一PMOS差分对的轨到轨输入、恒跨导CMOS运算放大器。输入级电路采用折叠共源共栅结构,通过体效应动态调节输入管的阈值电压扩展共模输入范围到正负电源轨,恒定共模输入范围内的跨导,自级联电流镜有源负载将差分输入转换为单端输出;输出级电路采用AB类结构实现轨到轨输出,线性跨导环确定输出管的静态偏置电流。在5 V电源电压,2.5 V共模电压,1 MΩ负载条件下,经Spectre仿真验证,该运算放大器开环增益为119 dB,相位裕度为58°,共模输入范围为0.0027～4.995 V,共模范围内跨导变化小于3%,实现了轨到轨输入共模范围内的跨导恒定。     

增益提高型套筒式全差分跨导放大器的设计与分析

提出了一种应用于流水线型模数转换器(ADC)的增益提高型套筒式全差分跨导放大器(OTA)的设计与分析方法.通过ADC的性能要求推导出OTA的设计指标.该设计中OTA的架构由主运放、增益辅助运放及共模反馈电路3部分子电路组成.设计采用SMIC CMOS 0.18mm工艺平台.该设计方法的实验结果表明:1pF负载下,跨导放大器.的直流增益达到145dB,单位增益带宽超过750MHz,相位裕度达到58°.闭环增益为4时,放大器在20ns内稳定到0.05%的精度.     

增益提高型套筒式全差分跨导放大器的设计与分析

提出了一种应用于流水线型模数转换器(ADC)的增益提高型套筒式全差分跨导放大器(OTA)的设计与分析方法.通过ADC的性能要求推导出OTA的设计指标.该设计中OTA的架构由主运放、增益辅助运放及共模反馈电路3部分子电路组成.设计采用SMIC CMOS 0.18mm工艺平台.该设计方法的实验结果表明:1pF负载下,跨导放大器.的直流增益达到145dB,单位增益带宽超过750MHz,相位裕度达到58°.闭环增益为4时,放大器在20ns内稳定到0.05%的精度.     

一种改善CMOSOTA线性度的实现电路

为了满足低电压、低功耗跨导放大器-电容(OTA-C)连续时间型高频模拟集成滤波器结构中,跨导放大器(ITA)对线性度的要求,基于交叉耦合差分对MOS管结构中典型OTA电路的非线性特性进行研究,得到其非线性失真项.据此,提出一种基于前馈线性化原理改善OTA线性度的实现电路,给出线性化处理前后OTA传输特性的对比曲线.结果表明,通过改变结构,提高了OTA的线性度.     

一种新颖的OTA结构的数模转换器

介绍了一种新颖结构的数模转换器，此转换器的设计核心是采用跨导运算技术，由CMOS运算跨导放大器（OTA）构成。此D／A转换器以模拟电流作为主要信号变量，以跨导运算放大器取代电压运算放大器，以基于OTA的有源元件取代部分无源元件，通过改变OTA的偏置电流，从而改变其互导增益gm和电压放大器增益Au，更适合于IC的集成。采用9个OTA构成一个8位的加法电路，8个OTA的互导增益gm对应8位的数字信号，8个MOS管作为开关运用由8位的数字信号控制，从而实现数字信号到模拟信号的转换。     

一种低电压低功耗Class-AB运算跨导放大器

提出了一种新型Class-AB全差分运算跨导放大器(OTA).该OTA基于一种结构简单的电压缓冲器,在大信号非线性工作时,能够输出不受静态偏置电流限制的瞬态电流,提高了摆率和建立速度;同时,该结构还能够增强直流增益、增益带宽积等小信号特性,适合于低功耗开关电容电路的应用.另外,该OTA结构简单,适合于低电压工作.采用0.18μm CMOS工艺进行仿真,结果表明,该OTA结构能够在1V电源电压下工作.     

一种高增益高功耗效率全差分运算跨导放大器

基于一种新型低压降、高输出电阻镜像电流源,设计了一种高增益、高功耗效率全差分运算跨导放大器(OTA)。该OTA基于0.18 μm CMOS工艺设计,电源电压为1.8 V。在保证1.8VPP差分输出电压摆幅的前提下,获得了较高的直流电压增益。采用NMOS管差分对作为输入的套筒式结构。结果表明,在2.3 mA偏置电流、2 pF负载电容下,该OTA具有119 dB的开环直流增益、526 MHz的增益带宽积和高达77°的相位裕度。额外加入增益提高技术后,该OTA的开环直流增益可提高到153 dB。