高速ADC(模拟数字转换器)结构设计技术

系统分析了当前主流的FLASHADC、折叠式ADC、流水线ADC等各种高速ADC的结构,比较各种结构之间的优缺点,阐述了高速ADC结构的发展趋势。     

一种基于衬底驱动PMOS晶体管的低压共源共栅电流镜

基于衬底驱动PMOS晶体管设计了低压PMOS衬底驱动CMOS共源共栅电流镜电路(BDCCM),并讨论分析了其输入阻抗、输出阻抗和频率特性.基于TSMC 0.25μm 2P4M CMOS工艺的仿真和测试结果说明,BDCCM的最低输入压降要求只有0.3V,但是其输入输出线性度和频率带宽要比传统的共源共栅电流镜低,是低频低压CMOS模拟集成电路设计的新型高性能共源共栅电流镜.     

一种8通道12位逐次逼近式A/D转换器的设计

设计实现了一个8通道12位逐次逼近式A/D转换器。A/D转换器内部集成了多路复用器和并行到串行转换寄存器、复合型D/A转换器,实现数字位的串行输出。整体电路采用HSPICE进行仿真,转换速率为133 ksps(千次采样每秒),转换时间为7.5μs。通过低功耗设计,工作电流降低为2.8 mA。芯片基于0.6μm BiCMOS工艺完成版图设计,版图面积为2.5 mm×2.2 mm。     

一种1.5V 8位100 MS/s电流舵D/A转换器

基于新型的低压与温度成正比(PTAT)基准源和PMOS衬底驱动低压运算放大器技术,采用分段温度计译码结构设计了一种1.5V8位100MS/s电流舵D/A转换器,工艺为TSMC0.25μm2P5MCMOS。当采样频率为100MHz,输出频率为20MHz时,SFDR为69.5dB,D/A转换器的微分非线性误差(DNL)和积分非线性误差(INL)的典型值分别为0.32LSB和0.52LSB。整个D/A转换器的版图面积为0.75mm×0.85mm,非常适合SOC的嵌入式应用。     

高精度SAR ADC电容阵列设计及校准算法

在高精度逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)中,电容阵列是SAR ADC的核心之一。电容阵列中的电容失配问题是导致转换精度降低的一个重要原因。为了尽可能改善这一问题,设计了一种6+6+6分段电容阵列,并且基于这种阵列设计了权重迭代算法的前台数字校准。该方法不需要额外的电容阵列,利用自身的电容阵列与比较器量化出电容失配,计算出每一位输出码的权重校准系数,用来对正常量化出的输出码进行编码,实现校准功能。仿真结果表明,引入电容失配的18 bit SAR ADC经过该算法校准后,信噪比(SNR)从77.6 dB提升到107.6 dB,无杂散动态范围(SFDR)从89.8 dB提升到125.6 dB,有效位数(ENOB)从12.54 bit提升到17.54 bit。在SMIC 0.18μm工艺下,该校准算法对高精度SAR ADC的动态性能具有较大提升。     

一种高速延时无关同异步转换接口电路

针对传统片上系统设计同步时钟引起的功耗大、IP核可重用性差等缺点,提出一种可用于多核片上系统和片上网络的快速延时无关同异步转换接口电路.接口由采用门限门的环形FIFO实现,移除了同步时钟,实现了数据从同步时钟模块到异步模块的高速传输,支持多种数据传输协议并保证数据在传输中延时无关.基于0.18μm标准CMOS工艺的Spice模型,对3级环形FIFO所构成的传输接口电路进行了仿真,传输接口的延时为613ps,每响应一个传输请求的平均能耗为3.05pJ?req,可满足多核片上系统和片上网络芯片速度高、功耗低、鲁棒性强和重用性好的设计要求.     

一种高速CMOS全差分运算放大器

设计并讨论了一种高速CMOS全差分运算放大器.设计中采用了折叠共源共栅结构、连续时间共模反馈以及独特的偏置电路,以期达到高速及良好的稳定性.基于TSMC 0.25 μ m CMOS工艺,仿真结果表明,在2.5V的单电源电压下,运算放大器的直流开环增益为71.9dB,单位增益带宽为495MHz(CL=0.5pF),建立时间为24ns,功耗为3.9mW.     

一种高效率，高功率因素的分段式线性恒流LED驱动器

本文基于自适应分段式线性架构,提出了一种高效率、高功率因素的线性恒流LED驱动器。在输入电压变化时,该LED驱动器可根据分段LED电压降自动切换LED灯串,增加了LED被点亮的时间,在提高系统效率和功率因子的同时,还简化了系统设计。由于不需要电解电容和磁性元件,该LED驱动器可以实现小体积、长寿命和低成本。驱动器采用0.8μm 5V/40V HVCMOS 工艺完成了流片,有效面积为820×920μm2。测试结果显示：内部基准电压为500±7mV,标准偏差仅为4.629mV,因此输出电流将被精确设定。在220V,50Hz市电输入,三串LED灯串个数之比为47:17:16的情况下,系统实现了高达0.974的功率因素和93.4%的转换效率。     

一种0.8V衬底驱动轨对轨运算放大器设计

采用衬底驱动技术设计低压低功耗轨对轨运算放大器。输入级采用衬底驱动MOSFET,有效避开阈值电压限制,将电源电压降至0.8V,实现低压下轨对轨共模输入范围。增加衬底驱动冗余差分对及反折式共源共栅求和电路实现恒定跨导控制,消除共模电压对输入级跨导的影响,输出采用前馈式AB类输出级,以提高动态输出电压范围。基于标准0.18μmCMOS工艺仿真运放,测得输出范围0.4～782.5mV,功耗48.8μW,电源抑制比58dB,CMRR65dB,直流开环增益63.8dB,单位增益带宽2.4MHz,相位裕度68°。版图设计采用双阱交叉空铅技术,面积为97.8μm×127.6μm。     

基于0.8μm BCD工艺的20W×2集成D类音频功放设计

基于0.8μm BCD工艺完成了一种具有高转换效率的20W×2立体声集成音频功率放大器.该放大器可在18V电源电压下以全桥输出的方式向8Ω负载提供超过20W的功率,其转换效率可达85%以上.介绍了功率输出级、过流保护电路以及高性能轨-轨比较器的设计,并基于横向双扩散MOSFET器件结构讨论了功率输出器件寄生效应对输出电压波形失真的影响.最后给出了所设计的D类音频功率放大器的测试结果.