低功耗高精度逐次逼近型模数转换器的设计

为解决现代数字和数模混合系统中动态模数转换器高精度、低功耗与低成本之间的矛盾，提出一种10位和200×103 /s采样数的逐次逼近式模数转换器（SAR ADC）.对电容式数模转换器电容阵列的导通时序进行了优化，在采样保持电路中加入消失调功能，在比较器设计中引入预增益级和锁存级.该模数转换器已在标准数字互补性金属氧化物半导体工艺下实现.测试结果表明，该转换器积分非线性度小于1个最低有效位(LSB)，差分非线性度小于0.5 LSB.在200 kHz采样率和191 Hz输入信号频率下信噪比为59 dB，并且在5 V供电电压下功耗为2.5 mW，芯片面积为1.3 mm2，其性能已达到ADC高线性度和低功耗的设计要求.     

基于高速电流舵数/模转换器动态性能的电流开关驱动器

基于电流开关驱动器对高速电流舵D／A转换器动态性能的影响因素分析，提出了结合驱动信号交叉点理论、同步锁存技术和低驱动信号摆幅的电流开关驱动器设计技术，并设计了新型的电流开关驱动器电路．基于TSMC 0．35μm CMOS工艺采用Hspice仿真工具，对电流开关驱动器进行仿真分析和应用验证．基于电流开关驱动器所实现的4位D／A转换器具有很低的输出伪信号，所实现的8位D／A转换器具有很高的无杂波动态范围，表明这种电流开关驱动器能保证高速D／A转换器的良好动态性能．     

12位60MS/s采样保持电路的设计

通过增益提升电路,使用于高速高分辨率ADC中的CMOS全差分采样保持电路,能达到高增益高带宽.利用电容下级板采样技术和自举开关消除电荷注入,以全差分结构抑制噪声来提高线性度,使采样精度达到了0.012%.经过Cadence软件Hspice平台仿真,在3.3V电源电压下,用TSMC0.20umCMOS工艺模型,在驱动2PF负载时,直流增益可达112DB,相位裕度为69.7度,单位增益带宽为547.2MHz,压摆率463V/us,功耗19.1 mW.     

快速数模动态测试

阐述了以开环数字高频振荡发生器将数模转换器输出阶梯波的任一部分 ,在宽带示波器上显示出来的动态测试设备 .对数模转换器的差分线性、镇定时间以及开关瞬态幅度等动态指标直观迅速的进行评价 .能对 5 0MHz以下 ,字长 18bit以内的数模转换器进行测试 .     

256MHz采样71dB动态范围连续时间ΣΔADC设计

宽带连续时间ΣΔ型数模转换器大量用于无线通信领域.设计了采用三阶4bit连续时间调制器架构.为降低时钟抖动的影响,采用不归零数模转换器反馈脉冲,通过引入半个时钟周期延时来改善环路异步问题,以补偿环路延时对性能的影响.还从电路、算法和版图方面来降低反馈数模转换器失配的影响.由于米勒补偿增加了电容而增大功耗,因此这里采用前馈补偿技术,设计了一款低功耗、高速的运算放大器.最后基于0.13μm工艺,在256MHz采样频率、1.2V电源电压下,在8MHz带宽内信噪失真比达到62.5dB和71dB动态范围,功耗为15mW.     

一种峰值电流控制模式的大功率DC-DC转换器芯片设计

基于CSMC 0.5μm BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺设计了一种降压型大功率DC/DC转换器电路.采用峰值电流控制的电流模技术和斜坡补偿技术,有效提高了转换器的瞬态响应速度和系统环路稳定性.芯片内部集成了导通电阻小于0.18Ω的功率MOSFET,可输出大于3.0 A的连续电流.仿真和测试结果表明,在输入电压为4.7 V至24 V的条件下,芯片内部振荡频率为400 kHz,输出功率可达10 W,平均转换效率可达85%以上.整个芯片面积小于1.6 mm×1.3 mm,可广泛用于分布式电源系统中.     

新型数模转换器时域误差校正方法

为了提高数模转换器的动态性能,提出一种基于时间检测器的时域误差校正方法.时间检测器包含时间差放大器和时数转换器,时间差放大器对时域误差进行线性放大,将放大后的时域误差经由时数转换器转化为数字量,实现对时域误差的检测与量化,并利用延时电路根据量化值对时域误差进行校正.仿真结果表明,该校正方法可以在3到4个校正周期内检测出小于500 fs的时域误差;将该校正方法应用于一个12位500 MSPS的电流舵数模转换器时,输出信号在全奈奎斯特带宽内的无杂波动态范围平均提高了6 dB,最大提升幅度达到10 dB.     

一种用于高速D/A转换器的1.6 Gbit/s同步电路

针对GHz采样的D/A转换器(DAC)设计及系统要求,提出了一种新型的高速同步电路.该同步电路引入高速动态比较器和触发器做低电压差分信号(LVDS)的数据接收电路,降低了功耗,实现简单;然后利用低抖动模拟延迟锁相环和数字相位检测电路选择准确的同步时钟信号,提高了同步电路工作频率范围.基于SMIC 0.18μm1.8 V CMOS工艺的仿真和测试结果显示,同步电路工作的时钟频率范围覆盖250~800 MHz,支持的数据率从500Mbit·s-1~1.6 Gbit·s-1,能用于GHz采样频率的DAC核和外部LVDS发送器接口数据的同步.     

全差分环形放大器的流水线模数转换器设计

为了实现低功耗流水线模数转换器,本文提出了一种新型全差分环形放大器,并基于它设计了一款10 bit40 MS/s流水线模数转换器。本文采用HHGRACE 0. 18μm 1P6M混合信号工艺完成电路设计,当差分输入频率为2. 001 95 MHz的正弦信号时,仿真得到有效位数为9. 74位,最大微分非线性±0. 5LSB,最大积分非线性为±0. 65 LSB,整个ADC功耗为5. 32 m W,实现了低功耗模数转换器的设计。     

一种新型双通道MOS开关栅压自举电路

设计了一种新的低压、高速、高线性度的双通道MOS开关栅压自举电路,该电路采用同时自举NMOS和PMOS的并行结构,不但降低了MOS开关的导通电阻值,同时在输入信号的全摆幅范围内实现了常数的导通电阻;考虑了器件可靠性要求且与标准的CMOS工艺技术兼容．采用0.13μm CMOS工艺和1.2V工作电压的仿真实验表明,提出开关的导通电阻在全摆幅输入信号范围内的变化量小于4.3%;在采样频率为100MHz,输入峰峰值为1V,输入频率为100MHz时,提出开关的总谐波失真达到-88.33dB,较之传统的NMOS自举开关以及标准的CMOS传输门开关,分别提高了约-14.8dB和-29dB．设计的开关可应用于低压、高速高精度的开关电容电路中．     

基于CMOS图像传感器应用的斜坡发生器

基于CMOS图像传感器应用,针对列并行的单斜模数转换器设计了一种内在精度高、分辨率可调的斜坡发生器IP核.在建立数学模型的基础上,通过改变参考电压实现分辨率在8bits与10bits之间可调.在3.3V电源电压、10MHz采样时钟下,平均功耗为2.288mw;8位分辨率时最大微分非线性和积分非线性分别为0.12LSB和0.32LSB;10位分辨率时微分非线性<0.38LSB,积分非线性<0.54LSB,满足百万像素阵列数据处理要求.整体CMOS图像传感器芯片采用Chartered 0.35 μm CMOS工艺实现,斜坡发生器所占有效面积仅为150×112μm2.     

一种新型低压高精度CMOS电流源

采用低压与温度成正比基准源和衬底驱动低压运算放大器电路,设计了一种新型的低压高精度CMOS电流源电路,并采用TSMC 0.25μm CMOS Spice模型进行了电源特性、温度特性及工艺偏差的仿真．在室温下,当电源电压处于1.0～1.8V时,低压电流源输出电流I_out约为12.437～12.497μA;当温度在0～47℃范围内,输出电流为12.447μA;各种工艺偏差条件下的最大绝对偏差为0.54μA,与典型工艺模型下的相对偏差为4.34%．     

塑闪阵列探测器读出ASIC阈值产生与调节电路的设计

基于GF 0.18 um CMOS工艺,设计并实现了ASIC芯片中的重要组成部分?阈值产生与调节电路,包括DAC模块和基于SPI慢控接口模块的控制模块。为了有效减少ASIC芯片版图面积、降低功耗,同时提高调节精度,提出通过组合高、低两个4位的DAC实现一个8位DAC的阈值调节,其中多个通道复用一个高4位DAC进行阈值粗调,每通道各自包含一个低4位DAC进行阈值细调。SPI慢控接口模块不仅实现对8位DAC输入的控制来调节触发阈值,还能够控制前放的增益和成型时间的档位。测试结果表明:DAC模块的DNL<0.10 LSB;INL<0.18 LSB;阈值粗调范围约为900 mV;阈值细调范围约为60 mV,精度误差小于7%,可满足ASIC芯片中的甄别器对阈值调节的需求。     

适用于高速信号传输的低失真及宽带模拟开关

提出了一种应用于高速信号传输系统的低失真、宽带自举模拟开关电路．所提出开关的栅源过驱动电压由NMOS和PMOS开启电压之和决定,并能够实现轨到轨(rail-to-rail)输入范围内开关的栅源电压与阈值电压之差(V_GST)保持恒定,而且基本消除了体效应的影响．采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,HSPICE仿真结果表明,输入信号在0～1.8V之间变化时,开关的V_GST基本保持恒定,其-3dB带宽大于10GHz; 当输入信号的频率为1.5GHz,满摆幅电压为0.8V时,输出信号几乎能够无衰减的跟随输入信号,其无杂散动态范围为65.4dB．     

新型分段多分搜索算法高速A/D转换方案

针对比较器、子DAC和残差放大器单元对高速ADC面积与功耗的制约,从基准区间搜索过程入手,提出了分段多分搜索算法和基于该算法的新型模数A/D转换方案,从而实现了速度与功耗的优化。并采用SMIC 0.35μm CMOS工艺模型实验设计了芯片面积仅为1.0 mm×0.8 mm的8位250MSPs ADC。模拟验证表明,其功耗仅85 mW,无杂散动态范围达64.92 dB,INL和DNL均小于±0.5 LSB。     

16位音频sigma-delta调制器设计(英文)

针对数字音频领域16bit精度、20kHz带宽的设计要求,以0.18μmCMOS工艺设计二阶单环的一位sigma-delta调制器,过采样率达256,采样频率达10.24MHz.调制器采用了全差分结构,由基于开关电容的积分器、时钟产生器及比较器等组成.仿真结果显示,该调制器的信噪失真比达94dB,动态范围达99dB.在1.8V电源电压下,整个系统的功耗为7.6mW.     

一种新型用于VGA的微功耗指数电流电路

提出了一种适用于可变增益放大器(VGA)的微功耗指数电流电路. 该电路结构简单, 以偏置在亚阈值区的MOSFET为核心器件, 并利用其漏源电流Ids与栅源电压Vgs呈指数关系的特性产生指数电流. 该电路从系统架构出发, 通过引入阈值监测电路, 控制电压转换电路及求和电路, 补偿了其阈值的工艺和温度偏差, 使该指数电流电路具有较好的工艺和温度偏差抑制能力. 基于TSMC 0.18μm标准的CMOS工艺平台验证表明: 该指数电流电路dB线性动态范围为30dB, 其线性误差为±0.41dB, 最低工作电压为0.9V, 功耗为11μW.     

一种新型内置频率补偿的LDO调整器设计

提出了一种新的CMOS LDO原理和电路设计方案,实现了外接低串联等效电阻的输出负载电容,采用内部频率补偿电路实现了环路稳定,可实现外接多层陶瓷电容,极大地降低成本和改善瞬态响应,采用SMIC 0.35μm工艺流片验证了该方法的可行性,瞬态响应的测试结果表明,当负载电流为1mA 到100mA的阶跃电流时,LDO输出电压的过冲小于20mV。