一种14位125MHz采样/保持电路的设计

设计了一种高性能采样/保持(S/H)电路,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,采用栅压自举开关,极大地减小了非线性失真,同时,有效地抑制了输入信号的直流偏移.采样/保持放大器电路采用折叠共源共栅结构,由于深亚微米工艺中器件本征增益减小,S/H电路为达到更高增益,采用增益提升技术.设计的采样/保持电路采用0.18μm1P5M工艺实现,在1.8V电源电压、125 MHz采样速率下,输出差动摆幅达到2 V(VP-P),输入信号到奈奎斯特频率时仍能达到98 dB以上的无杂散动态范围(SFDR),其性能满足14位精度、125MHz转换速率的流水线ADC要求.     

一种高速高增益CMOS运算放大器的设计

设计了一种应用于采样保持电路中高速高增益运算放大器。该运放采用全差分增益提高型共源共栅结构。在输入信号通路上加入适当的补偿电容,消除了零极点对对运放建立时间的影响,同时对主运放的次极点进行了优化,改进了相位裕度。采用0.35μmCMOS工艺仿真,结果表明,运放的开环直流增益达到106dB,单位带宽为831MHz（负载电容8pF）,相位裕度为60.5°,压摆率为586V/μs,满足12位50MS/s流水线ADC中采样保持电路性能要求。     

一个用于12位40-MS/s低功耗流水线ADC的MDAC电路设计

文中设计了一个用于12位40MHz采样率低功耗流水线ADC的MDAC电路.通过对运放的分时复用,使得一个电路模块实现了两级MDAC功能,达到降低整个ADC功耗的目的.通过对MDAC结构的改进,使得该模块可以达到12bit精度的要求.通过优化辅助运放的带宽,使得高增益运放能够快速稳定.本设计在TSMC0.35μmmixsignal3.3V工艺下实现,在40MHz采样频率下,以奈奎斯特采样频率满幅(Vpp=2V)信号输入,其SINAD为73dB,ENOB为11.90bit,SFDR为89dB.整个电路消耗的动态功耗为9mW.     

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。     

一种低功耗12位30 MHz流水线A/D转换器

设计了一种12位30 MHz 1.8 V流水线结构A/D转换器,该A/D转换器采用相邻级运算放大器共享技术和逐级电容缩减技术,其优点是可以大大减小芯片的功耗和面积.电路采用级联一个高性能前置采样保持单元和五个运放共享的1.5位/级MDAC,并采用栅压自举开关和动态比较器来降低功耗.结果显示,该ADC能够工作在欠采样情况下,有效输入带宽达到50 MHz.在输入频率达到奈奎斯特频率范围内,整个ADC的有效位数始终高于10.4位.电路使用TSMC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺,在30 MHz全速采样频率下,电路功耗仅为68 mW.     

用于12bit250MS/s流水线ADC的运算放大器设计

设计了一种应用于12 bit 250 MS/s采样频率的流水线模数转换器(ADC)的运算放大器电路.该电路采用全差分两级结构以达到足够的增益和信号摆幅;采用一种改进的频率米勒补偿方法实现次极点的“外推”,减小了第二级支路所需的电流,并达到了更大的单位增益带宽.该电路运用于一种12 bit 250 MS/s流水线ADC的各级余量增益放大器(MDAC),并采用0.18 μm 1P5M 1.8 V CMOS工艺实现.测试结果表明,该ADC电路在全速采样条件下对于20 MHz的输入信号得到的信噪比(SNR)为69.92 dB,无杂散动态范围(SFDR)为81.17 dB,整个ADC电路的功耗为320 mW.     

时间交织流水线ADC的双采样保持电路设计

基于SMIC0.18μm,1.8V工艺,设计了一种新型的双采样保持电路,可用于12bit、100MHz采样频率的时间交织流水线(Pipelined)ADC中.设计了一种采用了增益增强技术并带有一种改进的开关电容共模反馈电路的全差分运放.并且针对该双采样保持电路设计了特定的时钟发生电路.在cadence电路设计平台中利用Spectre仿真,结果表明:该采样保持电路可以实现12位、100MS/s采样速率和15mW功耗,满足系统设计要求.     

基于预充电和双采样技术的 S/H 电荷共享消除技术

针对开关电容采样/保持(S/H)电路中由负载电容记忆效应引起的电荷共享问题进行了建模.电荷共享效应会导致运放建立幅度增加,根据所推导的运放建立总公式,得出建立幅度增加会增大对运放功耗和带宽要求,或者降低建立速度.为改善该现象,基于预充电思想和双采样技术提出了一种优化方案,能在保持原 S/H 电路速度不变时,消除电荷共享效应对运放功耗和带宽的额外要求.仿真实现的12位100Msps 双采样/保持电路证明了其有效性.     

一种14位100 MS/s的流水线模数转换器

设计了一种14位100 MS/s的流水线模数转换器(ADC)。采样保持电路与第1级2.5位乘法数模转换器(MDAC1)共享运放,降低了功耗。提出了一种改进的跨导可变双输入开关运放,以满足采样保持和MDAC1对运放的不同要求,并消除记忆效应和级间串扰。ADC后级采用5级1.5位运放共享结构。基于0.18 μm CMOS工艺,ADC核心面积为1.4 mm²。后仿真结果表明,在1.8 V电源电压下,当采样速率为100 MS/s、输入信号频率为46 MHz时,ADC的信噪比(SNR)为82.6 dB,信噪失真比(SNDR)为78.7 dB,无杂散动态范围(SFDR)为84.1 dB,总谐波失真(THD)为-81.0 dB,有效位数(ENOB)达12.78位。ADC整体功耗为116 mW。     

用于12 bit 40 MS/s低功耗流水线ADC的采样保持电路

设计了一个可降低12 bit 40 MHz采样率流水线ADC功耗的采样保持电路。通过对运放的分时复用,使得一个电路模块既实现了采样保持功能,又实现了MDAC功能,达到了降低整个ADC功耗的目的。通过对传统栅压自举开关改进,减少了电路的非线性失真。通过优化辅助运放的带宽,使得高增益运放能够快速稳定。本设计在TSMC0.35μm mix signal 3.3 V工艺下实现,在40 MHz采样频率,输入信号为奈奎斯特频率时,其动态范围(SFDR)为85 dB,信噪比(SNDR)为72 dB,有效位数(ENOB)为11.6 bit,整个电路消耗的动态功耗为14 mW。     

A 10-bit 50-MS/s sample-and-hold circuit with low distortion sampling switches

A fully-differential switched-capacitor sample-and-hold (S/H) circuit used in a 10-bit 50-MS/s pipeline analog-to-digital converter (ADC) was designed and fabricated using a 0.35-μm CMOS process. Capacitor fliparound architecture was used in the S/H circuit to lower the power consumption. In addition, a gain-boosted operational transconductance amplifier (OTA) was designed with a DC gain of 94 dB and a unit gain bandwidth of 460 MHz at a phase margin of 63 degree, which matches the S/H circuit. A novel double-side bootstrapped switch was used, improving the precision of the whole circuit. The measured results have shown that the S/H circuit reaches a spurious free dynamic range (SFDR) of 67 dB and a signal-to-noise ratio (SNR) of 62.1 dB for a 2.5 MHz input signal with 50 MS/s sampling rate. The 0.12 mm2 S/H circuit operates from a 3.3 V supply and consumes 13.6 mW.     

A Power‐Efficient CMOS Adaptive Biasing Operational Transconductance Amplifier

This paper presents a two‐stage power‐efficient class‐AB operational transconductance amplifier (OTA) based on an adaptive biasing circuit suited to low‐power dissipation and low‐voltage operation. The OTA shows significant improvements in driving capability and power dissipation owing to the novel adaptive biasing circuit. The OTA dissipates only 0.4 μW from a supply voltage of ±0.6 V and exhibits excellent high driving, which results in a slew rate improvement of more than 250 times that of the conventional class‐AB amplifier. The design is fabricated using 0.18‐μm CMOS technology.     

二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计

设计了一种二极管型非制冷红外探测器的前端电路,该电路采用Gm-C-OP积分放大器的结构,将探测器输出的微弱电压信号经跨导放大器(OTA)转化为电流信号,再经电容反馈跨阻放大器(CTIA)积分转化为电压信号输出。该OTA采用电流反馈型结构,可以获得比传统OTA更高的线性度和跨导值。输入采用差分结构,可以有效地消除环境温度及制造工艺对探测器输出信号的影响。电路采用0.35 m CMOS工艺进行设计并流片,5 V电源电压供电。Gm-C-OP积分放大器总面积0.012 6 mm2,当输入差分电压为0~5 mV时,测试结果表明:OTA跨导值与仿真结果保持一致,Gm-C-OP积分放大器可实现对动态输入差分信号到输出电压的线性转化,线性度达97%,输出范围大于2 V。     

A low-voltage BiMOS op amp

Describes the development of a threshold implanted BiMOS amplifier IC optimized for 2-5 V operation at a supply current of 300 /spl mu/A. A nonlinear operational transconductance amplifier (OTA) buffer having on-chip feedback provides a low-impedance rail-to-rail output, and a bulk-modulated PMOS input pair extends the common-mode range. Protective-network bootstrapping makes possible subpicoampere input-bias currents below 85/spl deg/C, and improved offset stability is achieved by the choice of threshold-level stage currents. Amplifier design is straightforward and readily applied from `micropower' to `broad-band' operating ranges. The combination of these features has produced a unique high-performance integrated circuit.     

Low-voltage high-gain differential OTA for SC circuits

A new differential operational transconductance amplifier (OTA) for SC circuits that operates with a supply voltage of less than two transistor threshold voltages is presented. Its simplicity relies on the use of a low-voltage regulated cascode circuit, which achieves very high output impedance under low-voltage restrictions. The OTA has been designed to operate with a supply voltage of V/sub DD/=1.5 V, using a 0.6 /spl mu/m CMOS technology with transistor threshold voltages of V/sub TN/=0.75 V and V/sub TP/=-0.85 V. Post-layout simulation results for a load capacitance (C/sub L/) of 2 pF show a 75 MHz gain-bandwidth product and 100 dB DC gain with a quiescent power consumption of 750 /spl mu/W.     

低于1×10-6/℃的低压CMOS带隙基准电流源

提出了一种新颖的CMOS带隙基准电流源的二阶曲率补偿技术,通过增加一个运算跨导放大器(OTA),使带隙基准参考电路的电流特性与理论分析相符合,实现低温度系数(TC)的参考电流。该电路采用SMIC0.13μm标准CMOS工艺,可在1.2 V的电源电压下工作,有效面积为0.045 mm2。仿真结果表明,在-40～85℃温度范围内参考电流的温度系数为0.5×10-6/℃;当电源电压为1.1 V时,电路依然可以正常工作,电源电压调整率为1 mV/V。     

采用环型运放的12-bit 40-MS/s采样保持电路设计实现

为了保证模数转换器转换速度和精度,本文基于0.18微米工艺,设计实现了一款应用于12-bit 40-MS/s流水线ADC前端的采样保持电路.所采用的环型结构运放,可以简化设计、且占用面积小;同时,采用绝缘体上硅工艺,可以消除栅压自举开关中开关管的衬偏效应,改善开关的线性度,提高采样保持电路的性能.采样保持电路面积是0.023平方毫米.测试结果表明：在1.5V供电电压下,采样保持电路功耗是3.5mW;在1MHz输入频率、40MHz采样频率下,该采样保持电路无杂散动态范围可以达到76.85dB,满足12-bit 40-MS/s流水线模数转换器应用需求.     

Integrated Rail‐to‐Rail Low‐Voltage Low‐Power Enhanced DC‐Gain Fully Differential Operational Transconductance Amplifier

In this paper, we present an integrated rail‐to‐rail fully differential operational transconductance amplifier (OTA) working at low‐supply voltages (1.5 V) with reduced power consumption and showing high DC gain. An embedded adaptive biasing circuit makes it possible to obtain low stand‐by power dissipation (lower than 0.17 mW in the rail‐to‐rail version), while the high DC gain (over 78 dB) is ensured by positive feedback. The circuit, fabricated in a standard CMOS integrated technology (AMS 0.35 μm), presents a 37 V/μs slew‐rate for a capacitive load of 15 pF. Experimental results and high values of two quality factors, or figures of merit, show the validity of the proposed OTA, when compared with other OTA configurations.     

用于脑电信号记录的低噪声低功耗放大器

为了满足脑电信号(EEG)记录阵列的应用需求,设计了一种全差分的低噪声、低功耗放大器电路.该电路利用亚阈值区晶体管作为伪电阻,与输入电容和反馈电容形成高通通路,有效抑制了输入信号的直流失调电压,无需片外隔直电容,实现了电路的全集成.放大器中的跨导放大器(OTA)采用亚阈值晶体管进行设计,实现了较大的输出摆幅、良好的功耗和噪声性能.放大器电路采用SMIC 130 nm 1P8M混合信号工艺实现,芯片面积0.6 mm2.测试结果表明,在电源电压0.6V时,放大器可处理信号带宽为10 Hz～7 kHz,等效输入噪声的均方根值为3.976 μV,噪声有效因子为3.658,总功耗仅为2.4 μW.