一种高精度数字可调片上振荡器设计

在传统的电路基础上对电流、电压基准电路进行补偿,设计一种高精度数字可调CMOS片上振荡器电路.利用电阻和PNP管相反的温度系数产生的自偏置基准电流电路PTAT,NTAT两路电流,叠加得到一路与温度无关的基准电流上,实现了温度补偿;利用电阻网络补偿工艺产生高PSRR带隙基准电路电压的频率误差;数字修调寄存器粗调电流用以选择频率,微调电阻用以调节精度.经流片测试表明,该振荡器频率2 MHz,4 MHz可选,2 MHz可调精度达±0.1%;4 MHz可调精度达±0.125%.     

一款用于5G功率放大器的分段线性温度补偿偏置电路

实现了一款用于功率放大器的具有温度补偿特性的偏置电路,首先通过正温度系数(PTAT)电流与负温度系数(NTAT)电流对功率放大器所需的偏置电流进行线性温度补偿,然后在线性补偿的基础上引入分段设计,实现分段线性温度补偿,保证全温范围内功率放大器增益线性化。同时通过分段电流舵型DAC灵活调整偏置电流的大小,将功率放大器偏置在合适工作点的同时降低开关噪声。该偏置电路采用Jazz 0.18μm SOI工艺实现。测试结果表明:在-30～30℃温度区间内,电流补偿斜率为14.9%;在30～90℃温度区间内,电流补偿斜率为29.6%,电流斜率的精度均在1.5%以内;室温下偏置电流的线性调整率为1.4%,输出偏置电流在20.2～1 022.0μA范围内可调。采用该偏置电路的一款功率放大器输出功率典型值为28 dBm,误差矢量幅度(EVM)在-30～90℃温度区间内小于3%。     

一种具有高阶温度补偿的高精度RC振荡器设计

基于当前一些高集成度高精度应用领域时钟信号大量需求的目的，介绍了一种具有高阶温度补偿的高精度RC振荡器。文中所设计的电流源电路采用了3阶温度补偿的方法，可以有效降低电路对温度变化的敏感性，利用具有超低温度系数的电流对电容进行充放电，实现在较宽的温度范围内振荡器频率的高稳定性。仿真结果表明：在电源电压范围为2.5 V～5.5 V，温度范围为-40℃～125℃，及不同的工艺角下，输出频率精度保持在±0.25%以内。该RC振荡器具有高精度的输出频率，能够作为一些数模混合电路的时钟信号。     

一种片内集成的高精度振荡器

在传统的RC振荡器结构基础上提出了一种片内集成的高精度振荡器电路,采用温度补偿电路对充电电流进行温度补偿。采用电容校准电路对输出频率进行校正。采用延迟消除电路减少比较器的延迟。最终达到振荡器高精度高稳定性的要求。基于CSMC的0.18μm BCD工艺,在电压4 V、温度27℃、TT条件下,输出频率为2 MHz,占空比为50%,通过频率校准,精度最终可达到±0.2%。该振荡器具有高精度、高稳定性、体积小、易于集成的特点,能够满足大多数片内集成芯片的需求。     

一种高精度低功耗的APD偏置电压模块设计

设计了一种具有升压和自动温度漂移补偿功能的雪崩光电二极管(APD)偏置电压模块,该模块包含正反馈振荡器、高频全波整流电路和温度补偿器.正反馈振荡器实现DC/AC的变换,并通过变压器进行电压放大;高频全波整流电路通过AC/DC变换输出直流高压;温度补偿器通过模拟温度传感器自动补偿APD的温度漂移.该模块大小为1.7 cm×2.7 cm,最大功耗为100 mW,输出电压在0～372 V连续可调,且最大纹波不超过0.004％,通过对模块中元器件参数的调整,能够对任意型号的APD进行电压偏置和温度补偿,偏置电压最大偏差不超过0.005％.     

一种无比较器的高精度RC振荡器设计

基于华虹0.18μm CMOS工艺，设计了一种无比较器的低温漂高精度RC振荡器。通过调整电流源的负温度系数电流补偿MOSFET阈值电压的温漂，保证输出频率在大温度范围内的高稳定性。通过提高电流源输出阻抗，提高振荡器的电压稳定性。采用数字修调技术矫正工艺偏差引起的频率误差。该振荡器由启动电路、CTAT电流源电路、电流镜电路、修调电路、竞争冒险消除电路和RC振荡电路六部分构成。因为没有采用比较器结构，所以在该振荡器中，不会出现由于比较器的传输延时与输入失调电压引起的非理想因素。采用Cadence进行电路仿真与验证，后仿真结果表明，该振荡器的典型频率为2 MHz,起振时间为5.1μs。在3～5 V电源电压变化范围内，频率偏差均在±0.55%以内；在-40～125℃温度范围内，输出频率随温度的变化率均在±1.2%以内，可适用于高精度的数模混合信号芯片。     

一种具有温度补偿的时钟振荡器设计

介绍了一种采用0.35μm CMOS工艺制作的具有温度补偿的时钟振荡器电路。从环形振荡器的基本原理出发,基于对CMOS工艺各种非理想性因素的分析,提出一种新型的工艺补偿电路,减小振荡器偏置电流随阈值电压的漂移;在延迟单元的设计中,引入NMOS交叉耦合对组成的交流负阻抗来进一步补偿PMOS迁移率随温度的变化,从而有效抑制输出频率随温度的变化。该振荡器电路用于MEMS加速度计读出电路芯片。样品电路测试结果表明,在-20~100℃温度范围内,时钟振荡器的频率仅变化38kHz。     

一种适用于能量收集系统的低功耗张弛振荡器

为满足微小能量收集系统的低电压、低功耗应用需求,设计了一种低温度系数的低功耗、小面积的张弛振荡器。使用自偏置Cascode复合晶体管结构分别代替传统倍增电流偏置电路中的大电阻和振荡器核心电路中在比较器输入端生成电压参考的大电阻,实现低功耗,同时达到减小电路面积,提高集成度的目的。采用0.18μm CMOS工艺进行设计,仿真结果表明,该振荡器可在0.8～1.2 V的电源电压下正常工作,在工作频率为2.2 kHz时,功耗为30 nW,工作频率的温度系数TC可达1.03×10^-4/℃,芯片面积相对于同类电路至少减小了70%。     

一种具有温度补偿的低功耗张弛振荡器

提出了一种具有温度补偿和数字修调的低功耗CMOS张弛振荡器。基于阈值电压和偏置电流的匹配技术实现输出频率的1阶温度补偿,保证输出频率在大温度范围内的高稳定性。采用数字修调技术,校正工艺偏差引起的频率偏差。因此,该振荡器的输出频率对温度、电源电压和工艺偏差不敏感。振荡器采用0.18 μm CMOS工艺进行设计,使用Cadence进行仿真验证。结果表明,在1.8 V电源电压下,消耗电流为400 nA;在－40 ℃~125 ℃温度范围内,输出频率变化小于±1%;在1.5~2.5 V电源电压变化范围内,频率偏差小于1%。     

采用曲率补偿的高PSRR基准电压源

设计了一种输出电压为1.5 V的带隙基准电路.该电路采用标准CMOS工艺,工作电压为3～6.5 V.采用一种简洁的曲率补偿技术,使输出基准电压温度系数达到3×10-6V/℃.由于采用共源共栅输出结构,在室温27℃、频率小于1 kHz时,电源抑制比达到97 dB,电源影响率小于15×10-6V/V.另外,还设计了启动电路和电流源偏置电路,可以整体应用到SOC系统.     

一种用于AC/DC控制器中电压基准源的设计

提出了一种新颖的可用于AC/DC控制芯片中的基准电压源电路。此电路以PTAT（proportional to absolutetemperature）电流为偏置电流,利用二极管连接的MOS晶体管迁移率和阈值电压的温度系数可相互补偿的特性,产生与温度无关的栅源电压。该电路结构简单,既无启动电路也无运放,避免了运放失调对基准源的影响,设计采用CSMC0.5μm BCD工艺。仿真结果表明,该基准电压源具有较低的温度系数和高电源电压抑制比,可作为AC/DC控制芯片中迟滞比较器的参考源。     

一种基于比较器失配补偿的高稳定性RC振荡器

针对传统RC振荡器容易受到温度和工艺偏差影响的问题,提出了一种新的振荡器结构。该振荡器电路运用零温度系数参考电压和开关网络,实现了比较器电路的工艺失配补偿,达到了高的温度稳定性。该振荡器具有对温度和工艺偏差不敏感、面积小、功耗低等优点。仿真结果表明,输出时钟频率为11.5 kHz时,在-10℃~90℃温度范围内振荡器频率偏差在±1%以内。     

一种用于DC-DC转换器的精密振荡器设计

提出了一种用于DC-DC转换器的高频、精密张驰振荡器的设计方法.基于V-i转换器原理,设计了精密电流产生电路;基于基极电流补偿技术,设计了一种结构新颖的比较器门限电压产生电路,从而有效地提高了振荡器频率稳定性和精度.通过外接可调电阻,振荡器可调工作频率为100 kHz～3 MHz,并能同时提供占空比85%的方波信号和用于斜率补偿的锯齿波信号,还具有与外接时钟信号同步振荡的功能.流片测试结果表明该振荡器满足设计指标.     

一种超低功耗RC振荡器设计

基于SMIC 55 nm CMOS工艺,设计并制备了工作在1.2V电源电压下的超低功耗RC振荡器.该振荡器主要包括运算放大器、压控振荡器(VCO)、基准电流源、低温漂电阻和可修调开关电容以及非交叠时钟产生电路.该振荡器用工作在亚阈值区的运算放大器和VCO取代了传统单比较器型RC振荡器中的比较器,显著降低了功耗;用开关电容取代了充放电电容,并且将输出时钟的频率转换成了阻抗,与参考电阻进行比较.利用负反馈环路锁定了输出时钟信号频率,从而得到了稳定的时钟信号.测试结果表明,1.2V电源电压、27℃环境下,该RC振荡器的输出时钟信号频率为32.63 kHz,功耗为65 nW;在-10 ～ 100℃,其温度系数为1.95×10-4/℃;在0.7～1.8 V电源电压内,其电源电压调整率为3.2％/V.芯片面积为0.168 mm2.     

芯片内一种与温度无关的RC振荡器的设计

在集成电路芯片内设计了一种与温度无关的RC振荡器。电路中采用电流积分的方法消除了振荡器中比较器延迟时间对频率的影响,同时利用片外电阻和片内电容的组合方式,可以补偿由于温度导致的频率的变化。在TSMC0.25um 5V CMOS工艺条件下实际流片验证,在环境温度25℃下设定频率为1MHz,在环境温度为-40℃～150℃时频率变化量为10.5KHz,温度系数为55.3ppm/℃。     

一种高电源抑制比、高阶温度补偿CMOS带隙基准源

本文提出一种高电源抑制比、高阶温度补偿CMOS带隙基准电压源。该基准源的核心电路结构由传统的Brokaw带隙基准源和一个减法器构成。文中采用第二个运放产生一个负温度系数的电流来增强曲率补偿,同时把该负温度系数电流与核心基准源电路产生的正温度系数电流求和得到一个与温度无关的电流给运放提供偏置电流。该电路采用0.35umCMOS工艺实现,仿真结果表明PSRR在1kHz时达到88dB,-40-125℃的范围内温度系数为1.03ppm/℃。     

汽车电压调节器低频振荡电路的设计

针对汽车电压调节器,设计了一种受温度和电源电压变化影响很小的低频振荡器。通过采用正温度系数电流和负温度系数电流相互叠加,形成2阶补偿,以更加稳定的电流对电容进行充放电。在该振荡电路中,引入一个简单的参考电压电路,使电容充放电的电压随充放电电流的微小变化而变化,以实现电压对电流变化的补偿,从而更加有效地提高振荡器频率的稳定性。基于CSMC 40VBCD工艺,采用Spectre进行仿真,在5V电源电压、-40℃～160℃温度范围内,其频率最大误差小于0.96%;在4～6V电源电压下,温度为0℃时,其频率最大误差小于1.33%。     

一种高压低功耗比较器电路的设计

提出了一种高压低功耗比较器电路。该电路基于0.5 μm CMOS工艺设计,采用差分对单端输出结构,利用高压PMOS尾电流进行偏置,实现了降低功耗的目的。结果表明,该电路静态电流约为8.25 μA,工作电压范围为3～18 V,输入失调电压为5 mV,输入失调电流约6 fA,输入偏置电流约2.5 pA。该电路适用于低功耗、高压模拟模拟集成电路领域。     

一种基于CMOS工艺的高精度片内振荡器的设计

采用恒流源充放电及温度补偿技术设计了一款结构简单、易于集成的片内振荡器。该模块的核心为利用带隙基准电流源产生一路零温度系数电流,并用该电流源对电容进行充放电;设置比较器的高低阈值电压的差值为负温度系数与电容的正温度系数相互补偿,尽可能减弱温度对振荡周期的影响,产生高稳定且占空比可调的矩形波。采用华虹NEC0.35μmCZ6H工艺设计,经CadenceSpectre软件仿真表明标准状况下该模块振荡频率为6.321MHz,在-20到100℃的温度区间内其温度系数仅为42ppm/℃。     

一种用于电子标签的低功耗高精度时钟电路设计

设计了一种适合射频电子标签的高精度时钟产生电路,在分析影响输出频率稳定性各因素的基础上,针对标签电路低功耗宽工作环境的要求,提出一种全CMOS结构带隙基准做偏置的电流受限型环形振荡器.全MOS自偏置PTAT迁移率和阈值电压互补偿带隙基准源的设计,使时钟电路受电源电压和温度的影响极小.全电路采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺实现.HSpice仿真结果表明:电源电压为1.2～2 V,温度从-10～ 70 ℃变化时,带隙基准温度系数和电源电压抑制比分别为12 ppm/℃和59 dB,时钟稳定度在±2.5%以内,电路平均功耗仅为4 μw.