一种高增益带宽CMOS全差分运算放大器的设计

介绍了一种采用折叠式共源共栅结构的高增益带宽全差分运算放大器的设计和实现,详细讨论了折叠式共源共栅放大器的电路结构、共源共栅偏置电路,以及开关电容共模反馈电路(SCCMFB).电路的设计基于CSMC 0.5μm DPTM 5V混合信号工艺.仿真结果表明,该电路在5V电源电压下具有64 dB直流开环增益、155 MHz单位增益带宽.通过在一款ADC电路中流片验证,该放大器达到设计指标要求.     

一种欠采样应用的高精度低功耗采样/保持电路

设计了一种可用于欠采样情况的高精度、低功耗采样/保持电路。在40 MHz时钟频率下,采样90 MHz输入信号时可达11位以上精度。采用电容翻转结构的采样/保持电路,以消除电容失配的影响;使用栅压自举开关,以提高线性度,实现欠采样输入;并设计了一种高增益、大带宽、低功耗的增益自举套筒式共源共栅(telescopic cascode)运算放大器。电路采用SMIC 0.35μmCMOS工艺实现,电源电压为3.3 V,功耗仅为7.6 mW。     

一种3V13位40MHz低功耗采样／保持电路

设计了一种3 V 13位40 MHz低功耗采样保持电路.该电路采用带增益提高的全差分折叠式共源共栅运算放大器,满足高速高精度的要求;同时,采用带哑元补偿管的栅压自举开关,减小了采样开关带来的非线性失真.使用XFAB 0.35 μm CMOS工艺库,对整体电路和分块电路进行了仿真和分析.     

一款高性能共源共栅运算放大器设计

基于CSMC 0.5μm标准CMOS工艺,采用复用型折叠式共源共栅结构,设计一种折叠式共源共栅运算放大器。该电路在5V电源电压下驱动5pF负载电容,采用Cadence公司的模拟仿真工具Spectre对电路进行仿真。结果表明,电路开环增益达到了71.7dB,单位增益带宽为52.79MHz,开环相位裕度为60.45°。     

一种采用增益增强方法的CMOS全差分运算放大器

设计了一种全差分、增益增强CMOS运算放大器。该放大器由三个折叠式共源共栅运算放大器组成，可用于12位40MHz采样频率的流水线A／D转换器。详细分析了折叠式共源共栅运算放大器中由增加增益增强电路产生的零极点对。该放大器在0.35μm CMOS工艺中开环增益为112dB，单位增益带宽为494MHz。     

一种用于高速14位A/D转换器的采样/保持电路

介绍了一种采用0.35 μm CMOS工艺的开关电容结构采样/保持电路.电路采用差分单位增益结构,通过时序控制,降低了沟道注入电荷的影响;采用折叠共源共栅增益增强结构放大器,获得了要求的增益和带宽.经过电路模拟仿真,采样/保持电路在80 MSPS、输入信号(Vpp)为2 V、电源电压3 V时,最大谐波失真为-90 dB.该电路应用于一款80 MSPS 14位流水线结构A/D转换器.测试结果显示:A/D转换器的DNL为0.8/-0.9 LSB,INL为3.1/-3.7 LSB,SNR为70.2 dB,SFDR为89.3 dB.     

用于CMOS图像传感器内置流水线ADC的采样/保持电路

设计了用于CMOS图像传感器内置流水线ADC的采样/保持电路,该电路具有10位采样精度和50 MHz采样速率,采用开关电容电荷重分布式结构,加入图像传感器的黑光校准功能。放大器采用全差分套筒式共源共栅增益增强型结构,保证了所需的增益和带宽。电路采用0.18μmCMOS工艺实现。HSPICE仿真结果表明,电路可在5 ns内达到0.05%的精度;对于24.0218 MHz、±0.5 V摆幅的正弦输入信号,SNDR和SFDR分别达到62.47 dB和63.73 dB,满足系统要求。     

一种用于高压开关电源的高精度电流采样电路

设计了一种用于高压Boost电路的电流采样电路。利用SenseFET采样原理,设计了高增益、大带宽的源极输入共源共栅运放,保证了采样电路的高采样精度和快响应速度。设计了延时单元,只在功率管开启时起作用,在功率管关断时无效,保证采样结构在功率管开启时不偏离工作点,并能消除此时的采样输出电流尖峰。在0.35 μm 40 V BCD工艺下对电路进行仿真验证。结果显示,该采样电路的采样精度可达到99.64%,且采样电流尖峰明显降低。     

一种用于DRSSADC电路的积分器设计

介绍了一种用于DRSSADC(dual-ramp-single-slop analog to digital converter)电路的积分器设计,该积分器电路采用全差分结构,主要包含了折叠共源共栅运算放大器和改进型开关电路。在分析积分器原理的基础上,主要讲述了改进型开关电路和折叠共源共栅运算放大器的设计。在0.35μm CMOS工艺下,3V电源电压,对折叠共源共栅运算放大器进行了HSPICE仿真。仿真结果表明,该电路的直流增益64.5dB、单位增益带宽7MHz,相位裕度85°,功耗仅为87.5μW,适用于DRSSADC。     

两倍增益10位100 MSPS CMOS采样/保持电路

提出了一种两倍增益高线性、高速、高精度采样/保持电路。该采样/保持电路通过对输入信号实现两倍放大,改善了高频非线性失真;一种新型的消除衬底偏置效应的采样开关,有效地提高了采样的线性度;高增益和宽带宽的折叠共源共栅运算放大器保证了采样/保持电路的精度和速度。整个电路以0.35μm AMS Si CMOS模型库验证。模拟结果显示,在输入信号为49.21875MHz正弦波,采样频率为100 MHz时,增益误差为70.9μV,SFDR可达到84.5 dB。     

A systematic design approach for low-power 10-bit 100 MS/s pipelined ADC

A systematic design approach for low-power 10-bit, 100 MS/s pipelined analog-to-digital converter (ADC) is presented. At architectural level various per-stage-resolution are analyzed and most suitable architecture is selected for designing 10-bit, 100 MS/s pipeline ADC. At Circuit level a modified wide-bandwidth and high-gain two-stage operational transconductance amplifier (OTA) proposed in this work is used in track-and-hold amplifier (THA) and multiplying digital-to-analog converter (MDAC) sections, to reduce power consumption and thermal noise contribution by the ADC. The signal swing of the analog functional blocks (THA and MDAC sections) is allowed to exceed the supply voltage (1.8 V), which further increases the dynamic range of the circuit. Charge-sharing comparator is proposed in this work, which reduces the dynamic power dissipation and kickback noise of the comparator circuit. The bootstrap technique and bottom plate sampling technique is employed in THA and MDAC sections to reduce the nonlinearity error associated with the input signal resulting in a signal-to-noise-distortion ratio of 58.72/57.57 dB at 2 MHz/Nyquist frequency, respectively. The maximum differential nonlinearity (DNL) is +0.6167/−0.3151 LSB and the maximum integral nonlinearity (INL) is +0.4271/−0.4712 LSB. The dynamic range of the ADC is 58.72 dB for full-scale input signal at 2 MHz input frequency. The ADC consumes 52.6 mW at 100 MS/s sampling rate. The circuit is implemented using UMC-180 nm digital CMOS technology.     

一种低功耗的13位100MS／s采样保持电路

采用TSMC0．18μm 1P6MCMOS工艺设计了一种高性能低功耗采样保持电路。该电路采用全差分折叠增益自举运算放大器和栅压自举开关实现。在3．3V电源电压下,该电路静态功耗仅为16．6mw。在100MHz采样频率时,输入信号在奈奎斯特频率下该电路能达到91dB的SFDR,其有效精度可以达到13位。     

适用于12 bit流水线ADC采样保持电路的设计

介绍了一种用于12 bit,20 MS/s流水线模数转换器前端的高性能采样/保持电路。该电路采用全差分结构、底极板采样来消除电荷注入和时钟馈通误差。采用栅压自举开关,并通过对电路中的开关进行组合优化,极大地提高了电路的线性性能。同时,运算放大器采用折叠式增益增强结构,以获得较高的增益和带宽。采用CSMC公司的0.5μm CMOS工艺库,对电路进行了仿真和流片。结果表明,在5 V电源电压下,采样频率为20 MHz,采样精度可达到0.012%,在输入信号为奈奎斯特频率时,无杂散动态范围(SFDR)为76 dB。     

一种高性能CMOS采样/保持电路

提出了一种高性能CMOS采样/保持电路,它采用全差分电容翻转型的主体结构有效减小了噪声和功耗。在电路设计中提出了新型栅源电压恒定的自举开关来极大减小非线性失真,并同时有效抑止输入信号的直流偏移。该采样/保持电路采用0.18μm1P-6M CMOS双阱工艺来实现,在1.8V电源电压、32MHz采样速率下,输入信号直到奈奎斯特频率时仍能达到86.88dB的无杂散动态范围(SFDR),电路的信号噪声失真比(SNDR)为73.50dB。最后进行了电路的版图编辑,并对样片进行了初步测试,测试波形表明,电路实现了采样保持的功能。     

A MOS switched-capacitor instrumentation amplifier

Describes a precision switched-capacitor sampled-data instrumentation amplifier using NMOS polysilicon gate technology. It is intended for use as a sample-and-hold amplifier for low level signals in data acquisition systems. The use of double correlated sampling technique achieves high power supply rejection, low DC offset, and low 1/f noise voltage. Matched circuit components in a differential configuration minimize errors from switch channel charge injection. Very high common mode rejection (120 dB) is obtained by a new sampling technique which prevents the common mode signal from entering the amplifier. This amplifier achieves 1 mV typical input offset voltage, greater than 95 dB PSRR, 0.15 percent gain accuracy, 0.01 percent gain linearity, and an RMS input referred noise voltage of 30 /spl mu/V/input sample.     

一种12位50MS/s CMOS流水线A/D转换器

采用TSMC 0.18μm 1P6M工艺设计了一个12位50 MS/s流水线A/D转换器（ADC）。为了减小失真和降低功耗,该ADC利用余量增益放大电路（MDAC）内建的采样保持功能,去掉了传统的前端采样保持电路;采用时间常数匹配技术,保证输入高频信号时,ADC依然能有较好的线性度;利用数字校正电路降低了ADC对比较器失调的敏感性。使用Cadence Spectre对电路进行仿真。结果表明,输入耐奎斯特频率的信号时,电路SNDR达到72.19 dB,SFDR达到88.23 dB。当输入频率为50 MHz的信号时,SFDR依然有80.51 dB。使用1.8 V电源电压供电,在50 MHz采样率下,ADC功耗为128 mW。     

大幅度CCD输出信号降噪的相关双取样电路

电荷耦合器件(CCD)的输出信号构成复杂,包含有典型的KTC、1/f等类型的噪声,需要进行专门处理后才能获得与入射光信号相对应的高信噪比信号。文章针对具有较大幅度的CCD输出信号,采用宽电压工作的独立运放满足幅度较大的信号处理要求;通过在同一个运算放大器上实现噪声保持及信号采样的形式,消除了不同通道增益差异对信号的影响,获得了较高线性度的信号处理效果;同时结合CCD驱动器的设计,获取相关双取样技术所需的采样及保持脉冲信号,增强了采样与CCD输出信号间的关联程度,从而进一步提高了相关双取样技术消除CCD噪声的效果。采用这种信号处理电路后,将原来噪声处理的水平从约22 mV提高到了约1 mV,并且在一种精密的位移测量系统中得到应用,最后就具体电路设计的难点及注意事项进行了阐述。     

4～8GHz宽带单片集成低噪声放大器设计

基于0.15μm GaAs PHEMT工艺设计了一款C波段宽带单片集成低噪声放大器。电路由三级放大器级联而成,三级电路结构均使用电阻自偏压技术来实现单电源供电,它既可保证PHEMT管处于低噪声高增益的工作点,又可将所有元器件集成在单片GaAs衬底上,解决了供电复杂的问题。第三级电路采用了并联负反馈结构,降低了带内低频端...     

一种12位2 GS/s BiCMOS采样保持电路

基于130 nm BiCMOS工艺,设计了一种12位高速采样保持电路,对电路的主要性能进行了分析。电路采用差分结构,采样开关是开环交换射极跟随开关。在输入信号范围内,缓冲器的线性度较高。采用Cadence Spectre软件进行仿真。结果表明,当采样率为2 GS/s,模拟输入差分信号为992 MHz频率、0.5V_pp幅度的正弦波时,SFDR达75.11 dB,SNDR达73.82 dB,电路功耗仅为98 mW,满足了12位采样保持的要求。     

宽带高增益输出平衡CMOS低噪声放大器的设计

设计了一种带片内变压器、适用于0.05～2.5 GHz频段的宽带低噪声放大器(LNA).电路设计采用了并行的共栅共源放大结构,将从天线接收到的单端输入信号转换为一对差分信号输出给后级链路.针对变压器结构的LNA噪声系数不够低和输出不平衡的问题,采用了缩放技术、噪声消除技术以及两级的全差分放大器作为输出缓冲级,来有效降低电路的噪声系数,提高增益和输出平衡度.电路采用TSMC 0.18μm 1P6M RF CMOS工艺设计仿真和流片,测试结果表明:在0.05 ～ 2.5 GHz频带范围内,该LNA的最高功率增益达24.5 dB,全频段内噪声系数为2.6～4 dB,输入反射系数小于-10 dB,输出差分信号幅度和相位差分别低于0.6dB和1.8°.