8位高速低功耗流水线型ADC的设计技术研究

采用7级子ADC流水线结构设计了一个8位80MS/s的低功耗模数转换电路。为减小整个ADC的芯片面积和功耗,改善其谐波失真和噪声特性,重点考虑了第一级子ADC中MDAC的设计,将整个ADC的采样保持电路集成在第一级子ADC的MDAC中,并且采用逐级缩放技术设计7级子ADC的电路结构,在版图设计中考虑每一级子ADC中的电容及放大器的对称性。采用0.18μm CMOS工艺,该ADC的信噪比（SNR）为53dB,有效位数（ENOB）为7.98位,该ADC的芯片面积只有0.56mm2,典型的功耗电流仅为22mA。整个ADC性能达到设计要求。     

12位逐次逼近模数转换器关键设计技术研究

采用逐次逼近方式设计了一个12位的超低功耗模数转换电路。为减小整个ADC的芯片面积、功耗和误差,提高有效位数,对整个ADC的采样保持电路结构进行了精确的设计,重点考虑了其中的高精度比较器电路结构;对以上两个模块的版图设计进行了精细的布局。采用0.18μmCMOS工艺,该ADC的信噪比（SNR）为72dB,有效位数（ENOB）为11.7位,该ADC的芯片面积只有0.36mm2,典型的功耗仅为40μW,微分非线性误差DNL小到0.6LSB、积分非线性误差INL只有0.63LSB。整个ADC性能达到设计要求。     

一种用于逐次逼近ADC的高能效高线性度开关电容时序

提出了一种用于逐次逼近模数转换器的高能效高线性度开关电容时序。相较于典型的基于V_CM的开关原理,该开关时序可减少37%的开关能量,并具有更高的线性度。该开关时序已应用于1V,10位300kS/s的SAR ADC,并在0.18μm标准CMOS工艺下成功流片。测试结果表明,在1V电源电压下,此SAR ADC的SNDR为55.48dB,SFDR为66.98dB,功耗为2.13μW,品质因数到达14.66fJ/c-s。DNL和INL分别为0.52/-0.47 LSB和0.72/-0.79 LSB,并且与静态非线性模型一致,最大INL出现在 V_FS/4处和3V_FS/4处。     

逐次逼近ADC无源器件的匹配性与高层次模型

对逐次逼近A/D转换器的无源器件匹配性进行了研究.基于理论分析,明确了电荷再分配结构、电压等比例缩放结构以及混合结构等几种典型逐次逼近A/D转换器对无源器件网络匹配性的具体要求,并利用Matlab工具,通过建立逐次逼近A/D转换器无源器件匹配性高层次模型对理论分析结果进行了验证.在此基础上提出了一种基于单位电容缩放的新型电荷再分配结构,在不提高无源器件匹配性要求的前提下,利用单位电容取代原有缩放电容并增加一定的时序控制,有效地解决了传统电容缩放结构中缩放电容工艺实现困难以及对寄生电容敏感的问题,适合片上系统的嵌入式应用.     

一种无滤波器的高效立体声D类音频功率放大器

基于CSMC 0.5 μm DPDM CMOS工艺设计了一种高效率的D类音频功率放大器,利用全差分型积分负反馈技术和全集成H桥式输出结构实现了该音频功放的无滤波器应用.仿真和测试结果均表明:在电源电压5 V,无外部滤波器,总谐波失真与噪声之和小于0.5%的条件下,该功放可向3Ω负载电阻提供大于3.5 W×2的输出功率;电源电压在3～6 V范围内,最大转换效率可达90%以上;电源电压为5V,输出功率小于3.0W时,每个通道的总谐波失真与噪声之和小于0.1%.     

基于Verilog-A行为描述模型的VCO设计

分析了模拟硬件描述语言Verilog-A的特点,介绍了基于Verilog-A语言的行为级模拟电路设计过程.以锁相环(PLL)的子模块压控振荡器(VCO)的设计为例,建立了基于Verilog-A的行为模型进行系统设计的新方法.根据VCO的数学模型,建立了中心频率为120MHz的VCO行为模型,并利用Cadence Spectre仿真器对该模型进行了验证及PLL系统仿真.     

一种PWM/伪PFM双模调制的降压型DC/DC开关电源

利用根据负载电流的大小变换调制模式的方法实现了一种降压型高转换效率的DC/DC开关电源.当控制电压占空比小于20%时,采用伪PFM(pseudo-pulse-frequency modulation)模式调制;占空比大于20%时,采用PWM(pulse-width modulation)模式调制,平均转换效率约为90%,输出电流范围为0.01～3.0A.控制芯片采用0.5μm DPDM CMOS工艺制造,并采用二次集成的方式在封装内部集成了功率p-MOSFET.     

一种1.8V 10位120MS/s CMOS电流舵D/A转换器IP核

采用低摆幅低交叉点的高速CMOS电流开关驱动器结构和中心对称Q2随机游动对策拓扑方式的pMOS电流源阵列版图布局方式,基于TSMC 0.18靘 CMOS工艺实现了一种1.8V 10位120MS/s分段温度计译码电流舵CMOS电流舵D/A转换器IP核.当电源电压为1.8V时,D/A转换器的微分非线性误差和积分非线性误差分别为0.25LSB和0.45LSB,当采样频率为120MHz,输出频率为24.225MHz时的SFDR为64.9dB.10位D/A转换器的有效版图面积为0.43mm×0.52mm,符合SOC的嵌入式设计要求.     

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.     

CMOS PWM D类音频功率放大器的过流保护电路

基于Class-D音频功率放大器的应用,采用失调比较器及单边迟滞技术,提出了一种过流保护电路,其核心为两个CMOS失调比较器。整个电路基于CSMC0.5μmCMOS工艺的BSIM3V3Spice典型模型,采用Hspice对比较器的特性进行了仿真。失调比较器的直流开环增益约为95dB,失调电压分别为0.25V和0.286V。仿真和测试结果显示,当音频放大器输出短路或输出短接电源时,过流保护电路都能正常启动,保证音频放大器不会受到损坏,能完全满足D类音频放大器的设计要求。过流保护电路有效面积为291μm×59.5μm。