一种用于生物信号采集的CMOS全差分前置跨阻放大器设计

针对生物信号微弱、变化范围大等特点设计了一种用于检测微弱电流的全差分跨阻放大器(TIA)电路结构。不同于传统电路的单端输入,该结构采用高增益的全差分两级放大器实现小信号输入及轨到轨输出。基于CSMC 0.18μm CMOS工艺,采用1.8V电源电压对设计的电路进行了仿真,仿真结果表明:TIA输入电流动态范围为100nA^10μA,最大跨阻增益达到104.38dBΩ,-3dB带宽为4MHz,等效输入噪声电流为1.26pA/Hz。对电路进行跨阻动态特性仿真表明,在输入电流为100nA时,输出电压的动态摆幅达到3.24mV,功耗仅为250μW,总谐波失真(THD)为-49.93dB。所设计的高增益、低功耗、宽输入动态范围TIA适用于生物医疗中极微小生物信号的采集,可作为模块电路集成在便携设备中。     

一种低功耗无片外电容LDO的设计

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一款输入电压为1.8 V、输出电压为1.6 V的低功耗无片外电容低压差线性稳压器(LDO),其静态电流仅为5 μA。该电路采用一种新型摆率增强电路,通过检测输出电压的变化实现对功率管的瞬态调节。片内采用密勒补偿使主次极点分离,整个系统在负载范围内具有良好的稳定性。仿真结果显示,该LDO在负载电流以99 mA/1 μs跳变时,输出电压下冲为59 mV,上冲为60 mV,响应时间约为1.7 μs。     

带有电流监控的1.25Gbit/s CMOS跨阻放大器

文章提出一种速率为1.25 Gbit/s、具有可控电流监控的光纤通信用跨阻放大器(TIA)电路,该放大器可以通过拉电流和灌电流两种方式来检测电流监控的电流流向.设计使用的是0.18 μm的标准互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺.仿真结果表明,光电流在1 μA～1 mA范围内时,各种工艺条件下检测到的光电流误差均小于...     

宽带CMOS可变增益放大器的设计

采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺设计实现了一种对数增益线性控制型的宽带可变增益放大器.电路采用两级结构,前级采用电压并联负反馈的Cascode结构以实现良好的输入匹配和噪声性能;后级采用信号相加式电路实现增益连续可调.同时本文设计了一种新型指数控制电压转换电路,解决了射频CMOS电路中,由于漏源电流与栅源电压通常不为指数关系而造成放大器对数增益与控制电压不成线性关系的难题,实现了可变增益放大器的对数增益随控制电压呈线性变化.芯片测试结果表明,电路在1.8V电源电压下,电流为9mA,3dB带宽为430～2330MHz.增益调节范围为-3.3～9.5dB,最大增益下噪声系数为6.2dB,最小增益下输入1dB压缩点为-9dBm.     

基于GaAs E/D PHEMT工艺的单片集成光接收芯片

设计并实现了一款适用于广电混合光纤同轴电缆网络(HFC)的高增益单片集成光接收芯片,该芯片主要包括跨阻放大器(TIA)、衰减器(VVA)和输出放大器三部分.跨阻放大器采用差分结构,相较于单端TIA提高了噪声性能,衰减器采用相位相消方式实现信号衰减,输出放大器为芯片补足增益并实现阻抗匹配.使用ADS仿真软件进行电路设计、版图设计、仿真验证,采用GaAs 0.25μm E/D PHEMT工艺进行了流片.测试结果表明,芯片实现了42 dB的最大增益,在0～3V控制电压下,0～28 dB的连续可调增益范围,工作频率为50 MHz～1 GHz,差分输入单端输出,输出负载为75 Ω,芯片面积1 412 μm×1 207 μm,芯片性能符合设计目标.     

一种适用于SoC的瞬态增强型线性稳压器

为满足SoC系统负载快速变化的要求,提出了一种新型摆率增强型片上LDO系统。通过增加有效的内部检测电路,使LDO的功率管栅极电压可以快速地响应输出负载跳变,提高电路响应速度。采用中芯国际40 nm CMOS工艺模型,对电路进行仿真。仿真结果表明,当LDO的负载电流以100 mA/μs跳变时,电路的最大上冲电压为110 mV,下冲电压为230 mV,恢复时间分别为1.45 μs和1.6 μs。同时,在2 V电源电压下,电路的静态电流只有42 μA。     

一种用于电容式MEMS麦克风的读出电路

在分析电容式MEMS麦克风工作原理的基础上,提出了一种用于电容式MEMS麦克风的读出电路.该读出电路包括低极点频率的高通滤波器和低噪声单位增益缓冲器,高通滤波器用来读出MEMS麦克风在声压作用下产生的小信号,单位增益缓冲器用来隔离高通滤波器和后续信号处理电路,并提供较大的驱动能力.仿真结果表明,当电源电压在1.2～3.6V之间时,读出电路都可以正常工作,且静态电流小于60 μA,等效输入噪声为5.2 μV,电压增益大于-1.56 dB(83.6％).由于消除了失调电压的影响,电路可以处理幅度范围为50 μV～200 mV的小信号(参考X-FAB 0.35 μm CMOS工艺).     

一种基于电源纹波前馈的高PSR的LDO

功率管栅端寄生电容的存在使得LDO的电源抑制特性(PSR)在中高频段变差。在前馈纹波抵消技术的基础上,通过在误差放大器输出端与功率管栅端之间引入具有低输出阻抗的电压跟随器,拓展了PSR带宽,实现了中高频段的高电源抑制特性。采用箝位电路,进一步提高了重载下的环路增益,保证负载范围内LDO在中高频段均具有较高的PSR。基于0.5 μm CMOS工艺进行设计与仿真。结果表明,LDO的最大静态电流为80 μA,功率管的压差电压为150 mV,负载电流范围为50 μA~25 mA。在25 mA负载电流下,LDO的PSR在100 kHz时为-63 dB,在10 MHz时为-57.5 dB。     

应用于DVB-T调谐器的CMOS可变增益中频放大器设计

采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺设计了一种适用于DVB-T调谐器的可变增益中频放大器。该放大器以信号相加式单元为主体电路,采用三级级联结构,实现了对数增益随控制电压连续、近似线性地变化和51dB的增益动态范围。仿真结果表明,在1.8V电源电压下,电路工作电流为30mA,3dB带宽为2-156MHz。增益调节范围为7.4-58.4dB,噪声系数小于8.6dB,输出三阶互调点大于0.6dBm。     

一种带有自适应增益控制的激光雷达模拟前端

为了处理宽动态范围的激光脉冲回波信号,设计了一种带有自适应增益控制技术的模拟前端。通过分段调节跨阻放大器的跨阻增益,实现了在1 μA~1 mA范围内输入电流与输出电压近似线性的关系。提出了自触发使能方法,可以在没有外部清零信号的情况下连续接收回波信号。提出了一种新型差分移位时刻鉴别电路,能有效减小行走误差。电路采用0.11 μm CMOS工艺设计,后仿真结果表明,-3 dB带宽为530 MHz,最大跨阻增益为103 dBΩ,等效输入噪声电流谱密度为6.47 pA·Hz-1/2@350 MHz,输入动态范围为60 dB,功耗小于100 mW。该模拟前端电路设计适用于飞行时间脉冲激光雷达。     

一种动态补偿、高稳定性的LDO设计

设计并实现了一种动态补偿、高稳定性的LDO.针对LDO控制环路稳定性随负载电流变化的特点,给出一种新颖的动态补偿电路.这种补偿电路能很好地跟踪负载电流的变化,从而使控制环路的稳定性几乎与负载电流无关.设计采用CSMC 0.5μm标准CMOS工艺,利用Cadence的EDA工具完成电路设计、版图绘制和流片测试,最终芯片面...     

一种1.2V,80mA,5μF快速瞬态响应、高稳定性LDO的设计

基于上华0.5μm工艺,设计了输入电压为1.5V,输出电压为1.2V,最大输出电流为80mA,用于DC/DC里的CMOS低压差线性稳压器(Low-dropout regulator),作为带隙基准输出端的后续模块,以达到滤波和提高参考电压精度的目的。提出了一种补偿网络,可以保证负载电流发生变化时,相位裕量不发生变化;在补偿网络的基础上添加一个感应电容能够快速跟踪极点的变化,从而保证在负载电流跳变瞬间稳定性保持不变,防止了输出电压发生振荡的情形。此外,设计了一种瞬态响应提高电路结构来改善负载瞬态响应。仿真结果表明,在tt corner下该LDO线性稳压器在负载电流为1mA和80mA时的相位裕度均为83°,环路增益为80dB,流片测试结果显示过冲电压和欠冲电压均不超过100mV。     

1-V operational amplifier with rail-to-rail input and output ranges

A bipolar operational amplifier (OA) with rail-to-rail input and output ranges which can operate at supply voltages down to 1 V is presented. At this supply voltage, the input offset voltage is typically 1.0 mV in an input common-mode voltage range that extends beyond both supply rails for about 300 mV, with a common-mode rejection ratio (CMRR) between 38 and 100 dB, depending on conditions. The output voltage can reach both supply rails within 100 mV, the output current is limited to ±10 mA, the voltage gain is 100 dB, and the bandwidth is 450 kHz. The die is 2.5×5.5 mm². Qualities such as offset, input-bias current, and CMRR are improved when the supply voltage is increased and the dynamic level shift is autonomically turned off. The OA has been protected against unintentional reversal of the output signal when the inputs are substantially overdriven. The output stage of the circuit consists of two full complementary composite transistors, whose HF characteristics have been improved by internal Miller compensation and linearization of the transconductance     

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.     

一种用于视频信号处理的高速宽带运算放大器

基于高速亚微米互补双极工艺,设计了一种用于视频信号处理的高速宽带运算放大器。电路内部采用高速输入差分对、电流型放大单元、Rail-to-Rail输出单元等结构进行信号传输和放大。对开环增益提升、高速电压-电流信号转换、满摆幅输出设计以及频率稳定性补偿等关键技术进行分析,利用Spectre软件进行仿真。流片后的测试结果表明,在±5 V工作电压下,该放大器的－3 dB带宽≥200 MHz,失调电压≤5 mV,电源电流≤6 mA,满足高速通信、高速ADC前端信号采集、视频信号处理等各种场合的应用需求。     

8 Gbits/s inductorless transimpedance amplifier in 90 nm CMOS technology

This work presents the design and the measured performance of a 8 Gb/s transimpedance amplifier (TIA) fabricated in a 90 nm CMOS technology. The introduced TIA uses an inverter input stage followed by two common-source stages with a 1.5 kΩ feedback resistor. The TIA is followed by a single-ended to differential converter stage, a differential amplifier and a 50 Ω differential output driver to provide an interface to the measurement setup. The optical receiver shows a measured optical sensitivity of ?18.3 dBm for a bit error rate = 10^?9. A gain control circuitry is integrated with the TIA to increase its input photo-current dynamic range (DR) to 32 dB. The TIA has an input photo-current range from 12 to 500 μA without overloading. The stability is guaranteed over the whole DR. The optical receiver achieves a transimpedance gain of 72 dBΩ and 6 GHz bandwidth with 0.3 pF total input capacitance for the photodiode and input PAD. The TIA occupies 0.0036 mm² whereas the complete optical receiver occupies a chip area of 0.46 mm². The power consumption of the TIA is only 12 mW from a 1.2 V single supply voltage. The complete chip dissipates 60 mW where a 1.6 V supply is used for the output stages.     

应用于S波段AESA的射频收发前端设计

采用0．18μm Si RFCMOS工艺设计了应用于s波段AESA的高集成度射频收发前端芯片。系统由发射与接收前端组成,包括低噪声放大器、混频器、可变增益放大器、驱动放大器和带隙基准电路。后仿真结果表明,在3．3V电源电压下,发射前端工作电流为85mA,输出ldB压缩点为5．0dBm,射频输出在2～3．5GHz频带内电压增益为6．3～9．2dB,噪声系数小于14．5dB;接收前端工作电流为50mA,输入1dB压缩点为-5．6dBm,射频输入在2～3．5GHz频带内电压增益为12—14．5dB,噪声系数小于11dB;所有端口电压驻波比均小于1．8：芯片面积1．8×2．6mm0。     

一种高精度BiCMOS电流模带隙基准源

采用Xfab0.35μmBiCMOS工艺设计了一种高电源抑制比（PSRR）、低温漂、输出0.5V的带隙基准源电路。该设计中,电路采用新型电流模带隙基准,解决了传统电流模带隙基准的第三简并态的问题,且实现了较低的基准电压;增加了修调电路,实现了基准电压的微调。利用Cadence软件对其进行仿真验证,其结果显示,当温度在-40～＋120℃范围内变化时,输出基准电压的温度系数为15ppm/℃;电源电压在2～4V范围内变化时,基准电压摆动小于0.06mV;低频下具有-102.6dB的PSRR,40kHz前电源抑制比仍小于-100dB。     

超低功耗Q波段低噪声放大器芯片的设计和实现

采用GaAs赝配HEMT单片微波集成电路(MMIC)工艺和堆栈偏置技术设计实现了一款Q波段低噪声放大器(LNA)芯片.该放大器采用4级级联的堆栈偏置拓扑结构,前两级电路在确保较低输入回波损耗的同时优化了放大器的噪声系数,后两级电路则采用最大增益的匹配方式,确保放大器具有良好的增益平坦度和较小的输出回波损耗.该LNA芯片最终尺寸为3 250 μm×1 500 μm,实测结果表明在40～46 GHz工作频率内放大器工作稳定,小信号增益大于23 dB,噪声系数小于3.0 dB,在4.5V工作电压下消耗电流约6 mA.此外,在片实测结果和设计结果符合良好.