锁相环频率合成器中的电荷泵设计

用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计了一种电荷泵电路。传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,文章采用与电源无关的基准电流源电路,运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配。仿真结果表明:电源电压1.8V时,电荷泵电流为0.5mA;在0.3V～1.6V输出电压范围内电流失配小于1μA,功耗为6.8mW。     

低杂散锁相环中的电荷泵设计

用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计并实现了一种电荷泵电路.传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,电流失配导致相位偏差,从而引起杂散并降低了锁相环的锁定范围.文中采用与电源无关的基准电流源电路,运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配,从而降低了杂散.测试结果表明:电源电压1.8V时,电荷泵电流为0.475mA,在0.3～1.6V输出电压范围内电流失配小于10mA,功耗为6.8mW.     

一种高性能CMOS带隙电压基准源设计

采用一级温度补偿和电阻二次分压技术设计了一种高性能CMOS带隙电压基准源电路,其输出电压为0.20～1.25V,温度系数为2.5×10-5/K.该带隙电压基准源电路中的深度负反馈运算放大器为低失调、高增益的折叠型共源共栅运算放大器.采用Hspice进行了运算放大器和带隙电压基准源的电路仿真,用TSMC 0.35μm CMOS工艺实现的带隙基准源的版图面积为645μm×196μm.     

低温漂高电源抑制的CMOS片上电流源

设计了一种用于驱动电路和模数转换器的片上电流源,该结构利用带隙基准的方法产生了一个与温度无关的参考电平,同时为了满足高电源抑制的要求,电流源中采用了运算放大器的负反馈环路来抑制电源到输出的增益,从而使输出电平与电源电压无关,然后通过电阻把电压转化为电流.该电路在0.35,μm、3.3 V的工艺下实现,芯片面积为0.03 mm2.仿真和测试结果表明,该电流源的温度系数为8.7×10-6/℃,在2.6～4 V的电源电压下均能正常工作,达到了系统要求.     

一种新型CMOS电流模带隙基准源的设计

设计了一种新型电流模带隙基准源电路和一个3bit的微调电路。该带隙基准源可以输出可调的基准电压和基准电流,避免了在应用中使用运算放大器进行基准电压放大和利用外接高精度电阻产生基准电流的缺点,同时该结构克服了传统电流模带隙基准源的系统失调、输出电压的下限限制以及电源抑制比低等问题。该带隙基准源采用0.5μm CMOS混合信号工艺进行实现,有效面积450μm×480μm;测试结果表明在3 V电源电压下消耗1.5mW功耗,电源抑制比在1 kHz下为72dB,当温度从-40～85°C变化时,基准电压的有效温度系数为30×10-6V/°C。该带隙基准电路成功应用在一款高速高分辨率模数转换器电路中。     

低杂散锁相环中的电荷泵设计

用TSMC0.18μm CMOS工艺设计并实现了一种电荷泵电路，传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,电流失配导致相位偏差,从而引起杂散并降低了锁相环的锁定范围，文中采用与电源无关的基准电流源电路,运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配,从而降低了杂散。测试结果表明：电源电压1.8V时,电荷泵电流为0.475mA,在0.3-1.6V输出电压范围内电流失配小于10mA,功耗为6.8mW。     

一种1V电压工作的高精度CMOS带隙基准源

基于标准1μmCMOS工艺,针对1V供电电压,设计了一种自偏置PTAT电流产生电路和低电源、高增益的运算放大器,最终实现了低电源工作的带隙基准电路.在1V电源电压下,采用1μm CMOS工艺进行仿真,温度系数在-20～120℃范围内达到13×10-6,低频电源抑制比达到-90dB.     

低温度系数低功耗带隙基准的设计

对带隙基准电压源的温度系数和功耗进行了分析研究,采用与绝对温度成正比(PTAT)的电流和与绝对温度互补(CTAT)的电流加权和技术,同时采用放大器工作在亚阈值区技术及运放失调补偿技术,基于0.4μm的CMOS工艺设计了一个低温度系数、低功耗的基准电压电路。通过电源电压、工作温度及工艺角对基准电压影响的仿真,结果表明该带隙基准源典型的温度系数为2×10~(-6)/℃,功耗为5.472μW,基准电压为1.32 V,电源抑制比为83.5 dB,实现了低温度系数、低功耗特性,且电路工作稳定。     

基于衬底运放的2阶温度补偿带隙基准电路

采用TSMC 0.25μm CMOS工艺,提出了一种基于衬底驱动放大器的高精度带隙基准(BGR)电路。采用衬底驱动技术的放大器,有效地降低了电源电压;通过PTAT2电流产生电路对基准电路进行2阶温度补偿,有效地降低了输出基准电压的温度系数;采用改进型共源共栅输出级电路,很好地改善了电路的电源抑制比(PSRR)。HSPICE仿真结果显示:在2 V供电电压下,输出基准电压为1.261 V,温度系数为8.24×10-6/℃,低频电源抑制比-为91 dB。整体电路功耗为1.37 mW。     

新型电流基准源的设计与实现

通过比较几种典型的电流基准源在电路结构、温度特性等方面的优缺点，研究了双极／BiCMOS工艺的电流基准源设计技术。提出了新型的无需启动电路的PTAT（与绝对温度成正比）电流基准源的设计方法，并由此扩展到零温度系数电流基准源的设计技术。最后，用这种新型PTAT电流基准源和零温度系数的电流基准源分别实现了一种高性能精密运算放大器和模拟振荡器电路。     

微电容超声换能器的前端专用集成电路设计

针对微电容超声换能器(CMUT)微弱电流信号检测的要求,设计了一种用于CMUT的前端专用集成电路——运算放大器(OPA)电路。运算放大器电路采用两级放大结构,第一级采用全差分折叠-共源共栅结构,输出级采用AB类控制的轨到轨输出级,在运算放大器电路反相输入端和输出端通过一个反馈电阻实现CMUT电流信号到电压信号的转换。采用GlobalFoundries 0.18μm的标准CMOS工艺进行了仿真设计和流片,芯片尺寸为226μm×75μm。仿真结果表明,运算放大器的开环增益为62 dB,单位增益带宽为30 MHz,在3 MHz处的输入参考噪声电压为2.9μV/Hz^1/2,电路采用±3.3 V供电,静态功耗为11 mW。测试结果表明仿真与实测结果相符,该运算放大器电路能够实现CMUT微弱电流信号检测功能。     

一种新型高精度CMOS带隙基准源的设计

提出一种标准CMOS工艺结构的低压、低功耗电压基准源,工作电压为5~10 V。利用饱和态MOS管的等效电阻特性,对PTAT基准电流进行动态电流反馈补偿,设计了一种输出电压为1.3 V的带隙基准电路。使输出基准电压温度系数在-25~＋120℃范围的温度系数为7.427 ppm/℃,在27℃时电源电压抑制比达82 dB。该基准源的芯片版图面积为0.022 mm2,适用于低压差线性稳压器等领域。     

一种二阶曲率补偿带隙基准电压源

利用CMOS工艺中Poly电阻和N-well电阻温度系数的不同,设计了一种输出可调的二阶曲率补偿带隙基准电压源.采用Chartered 0.35μm CMOS工艺模型,使用Cadence工具对电路进行了仿真,结果表明电路在电源电压为1.8V时可正常工作,当其在1.8～3V范围内变化时,基准电压变化仅有3.8mV;工作电压为2V时,输出基准电压在-40°C到80°C的温度范围内温度系数为1.6ppm/°C,工作电流为24μA,低频下的电源抑制比为-47dB.该带隙基准电压源的设计可以满足低温漂、高稳定性、低电源电压以及低功耗的要求.     

基于跨导放大器的电流模式积分单元的设计

在集成电路系统中,各种模拟功能的电流单元都是由基本的电流模单元组成。跨导放大器是电流模电路的基本单元。基于跨导放大器的电流模积分器可以实现电流到电流的积分转换。同时可应用于各种集成滤波电路的设计。在此采用0．18ptmCMOS仿真工艺,使用共源共栅结构设计一款供电电压为1．8V的高增益低功耗的跨导放大器,采用具有PTAT基准电流源的偏置电路,使用HSpice进行优化设计,并将此放大器应用于电流模式积分单元的电路仿真。     

0.6m CMOS过温保护电路设计

采用CSMC5V0.6μm标准CMOS工艺设计研制了一种过温保护电路。该电路由三部分构成:PTAT(与热力学温度成正比)电压产生电路,带隙基准源电路和比较器电路。芯片测试结果表明在30～130℃温度范围内PTAT输出电压线性度良好(最大偏差小于1.6%),灵敏度约为10mV/℃;关断温度可由外接电阻设定,85℃以下实测值与设定值偏差小于5℃,85℃以上偏差稍大约为10℃。该过温保护芯片电路结构简单、面积小、功耗低,且具有良好的移植性,可广泛应用于LED照明驱动电路,电源管理芯片等场合,也可用于和MOS功率器件混合封装组成带过温保护的功率器件模块。     

一种基于0.5μmCMOS工艺的补偿型电流控制振荡器设计

提出了一种基于比较器的CMOS电流控制振荡器电路,该振荡器采用偏置电流对电容充放电,产生精准锯齿波,比较器及后续电路产生时序方波作为比较器输入,从而产生周期振荡.自偏置电路利用电阻和PNP管相反的温度系数产生PTAT、NTAT两路电流,叠加得到一路与温度无关的基准电流、实现了温度补偿;高摆幅共源共栅电流镜结构具有高PSRR实现了电源电压补偿.本设计采用0.5 μmCMOS工艺,典型情况下,振荡器频率为1.224 MHz,占空比为50%,通过spectre仿真结果表明:该振荡器在3.3 V～5 V的工作电压下、-40～120℃温度范围内都具有较好的工作频率.     

一种高电源抑制比的带隙基准电压源的设计

提出一种采用Bi CMOS工艺的低功耗、高电源抑制比、低温度系数的带隙基准电压源(BGR)设计。该模块基本原理是利用具有正温度系数的热电压VT和具有负温度系数的双极型晶体管VBE叠加产生与温度和电源电压无关的基准电压VREF。该设计中带隙基准电压在25℃时,为1.242 V左右。温度从-40~120℃变化时,带隙基准电压变化10 m V,可以计算出温度系数为60×10-6℃-1。     

一种基于BCD工艺的宽压-宽温电流基准电路

设计了一种基于BCD工艺的宽压-宽温电流基准电路。利用片上多晶硅电阻的温度系数受工艺影响较小的特点,选定其为基准电流定义单元。分析片上电阻温度特性,并设计与其温度系数相等的参考电压,加载到电阻上,从而实现了温度系数很低的基准电流。分析了高温下三极管寄生元件漏电现象,通过添加补偿管,提高了基准电流在高温下的稳定性。电流基准基于0.35μm BCD工艺设计。仿真结果表明,在6.5~36 V电源电压、-55℃~125℃内,输出电流为250μA,温度系数为9.3×10^-6/℃,受电源变化导致的电流变化量小于62 nA。     

A CMOS transconductor with multidecade tuning using balanced current scaling in moderate inversion

A versatile CMOS transconductor is proposed. Voltage-to-current conversion employs a polysilicon resistor and features high linearity over a wide input range and high current efficiency. Programmable balanced current mirrors able to operate in weak or moderate inversion regions provide wide transconductance gain tuning range without degrading other performance parameters like input range and linearity. The transconductor has two degrees of freedom for gain tuning. A 0.5-/spl mu/m implementation achieves a SFDR of 68 dB and a THD of -66.5dB using a dual supply of /spl plusmn/1.3 V with differential input swings equal to 77% of the total supply voltage, transconductance tuning over two decades, and 1.7 mW of static power consumption. Measurements demonstrate that operation in moderate inversion can lead to much less distortion levels than in strong inversion.