一种恒跨导轨到轨CMOS运算放大器的设计

基于0.35微米CMOS工艺,设计了一种轨到轨运算放大器.该运算放大器采用了3.3V单电源供电.其输入共模范围和输出信号摆幅接近于地和电源电压.即所谓输入和输出电压范围轨到轨.该运放的小信号增益为78dB,单位增益带宽为4.4MHz,相位裕度为75度.由于电路简单、工作稳定、输入输出线性动态范围宽、非常适合于SOC芯片内集成.     

频率合成器中Σ-Δ调制器的设计与实现

本文首先介绍了Σ-Δ调制技术的基本原理,分析了一阶及高阶Σ-Δ调制器,最后结合一阶Σ-Δ调制器,给出了在FPGA器件上实现Σ-Δ调制器的设计。仿真结果表明,设计实现了Σ-Δ调制器,通过控制分频器实现了小数分频,方法简单易行。与运用Matlab软件仿真的结果完全一致,并进一步证实了高阶数字Σ-Δ调制对量化相位噪声的高通整形特性,从而有效地解决了小数分频频率合成器中的小数杂散问题,具有很高的实用性。     

高增益轨对轨运算放大器的设计实现

为提高运放性能和增大输入输出信号动态范围,往往采用轨对轨输入输出结构的运放。介绍了一款基于0.35umCMOS工艺设计的恒定跨导轨对轨输入/输出运算放大器,不同于传统的输入结构,该电路采用了一种改进的输入结构和CLASSAB输出结构,两级的折叠共源共栅运放,其输入和输出均能工作在轨对轨的范围内。仿真结果表明该电路在整个共模电平范围内直流增益大于90dB,输出摆幅可达到100mV~vdd-100mV,功耗仅为300uW。电路结构简单紧凑,实现了在整个共模电平范围内的高增益,可广泛应用于精密放大领域。     

高增益轨对轨运算放大器的设计实现

为提高运放性能和增大输入输出信号动态范围,往往采用轨对轨输入输出结构的运放。介绍了一款基于0.35um CMOS工艺设计的恒定跨导轨对轨输入/输出运算放大器,不同于传统的输入结构,该电路采用了一种改进的输入结构和CLASS AB输出结构,两级的折叠共源共栅运放,其输入和输出均能工作在轨对轨的范围内。仿真验证结果表明该电路在整个共模电平范围内直流增益大于90dB,输出摆幅可达到100mV～vdd-100mV,功耗仅为300uW。电路结构简单紧凑,实现了在整个共模电平范围内的高增益,可广泛应用于精密放大领域。     

一种sigma-delta调制器结构的温度信号转换电路

针对基于CMOS衬底寄生三极管感温的温度传感器的温度信号转换问题,设计了一种sigma-delta调制器结构的模数转换电路。仅使用一个开关电容积分器和一个量化器就实现了温度信号电压到脉冲信号的转换,采用的斩波技术消除了运算放大器输入失调电压的影响,量化器采用预放大器接比较电路再接锁存器的结构,隔离回踢噪声并实现高速比较。电路采用TSMC 0.18μm 1P4M CMOS工艺设计,工作电源为1.8 V,功耗为270μW。仿真表明,系统输出的温度脉冲宽度可正确表示温度的高低。除了温度传感器,设计的Σ-Δ调制器还可用于其他模数转换场合。     

数字Σ-Δ调制器的FPGA设计与实现

Σ-Δ调制器采用过采样和噪声整形技术,能够在一位量化的情况下保证较高的精度,对后续数字信号处理具有极大的吸引力。本文采用数字化技术,用FPGA实现了一个一阶的数字Σ-Δ调制器,输入为8位信号,FPGA快速方便的特点非常适合这种调制器的实现。     

一种恒定跨导轨到轨CMOS运算放大器的设计

设计了一种工作电压为3.3V恒定跨导轨到轨CMOS运算放大器,针对轨到轨输入级中存在的跨导不恒定问题,提出利用电流开关解决这一问题的方法;输出级采用前馈AB类控制的rail-to-rail输出和级联密勒补偿,保证了该运放有大的动态输出范围和较强的驱动负载能力以及好的频率特性。     

应用于音频放大器的多位Σ-Δ调制器的设计

为在低过采样率下设计出高性能的调制器,通过采用级间反馈和1位AD/DAC与多位AD/DAC的混合设计,降低多位DAC非线性化而带来的噪声,进一步改善输出信号的信噪比。提出了一种应用于数字音频放大器中的多位Σ-Δ调制器结构。     

一种低压恒跨导轨对轨CMOS运算放大器设计

介绍了轨到轨恒定跨导运算放大器输入级电路设计。所提出的电路通过使用虚拟输入差分对动态地改变输入差分对的尾电流来获得恒定跨导gm。引起总跨导gm变化的因素是输入对和虚拟输入对在共模输入电压变化时不能同时生效,当输入对关闭时输入对的尾电流晶体管处于三极管区域当共模电压变化时,虚拟输入对将在输入对之前从截止区域进入亚阈值区域。在低电源电压设计中,此因素的影响更突出。为了解决这个问题,采用添加补偿电流源到每个虚拟输入差分对的尾电流晶体管,以降低跨导gm的变化。所设计的运算放大器输入级的gm变化误差约为±2%。     

基于数字电路的二阶Σ-Δ调制微加速度计

为了简化模拟电路部分的设计,减少模拟电路的干扰,提出了一种基于数字电路的Σ-Δ调制微加速度计.在传统由纯模拟电路搭建的Σ-Δ接口电路基础上,将基于运算放大器的比例放大、微分、积分电路使用现场可编程门阵列(FPGA)进行实现.使用分立元件搭建了PCB板级电路,实现了采样频率为50 kHz的二阶Σ-Δ闭环调制接口电路.测试结果表明:该加速度计灵敏度为1.4 V/gn,系统基带内闭环噪声密度小于400 μgm/Hz1/2.     

一种电流型积分器自动调节系统设计

本文给出一种用于电流型连续时间Σ/Δ调制器(Σ/Δmodulator)中的跨导积分器(OTA-C integrator)的自动调节系统.该系统由原Σ/Δ调制器中跨导器,积分器及反馈数模转换器(feedback DAC)的复制品,峰值检测器(peak detector)和反馈放大器组成.该系统已在0.18μm标准CMOS工艺下经过仿真.仿真结果显示对于1GHz过采样时钟频率的Σ/Δ调制器,该系统能够将由于积分器各参数变化引起的输出幅度变化减小一个数量级以上.     

一种低压工作的开关电流Σ-Δ调制器

基于全差分开关电流存储单元,设计了一种二阶开关电流Σ-Δ调制器。采用标准0.18μm数字CMOS工艺,在spectre仿真器下进行优化仿真。实验表明,调制器在1.8 V工作电压、5 MHz采样频率、125倍过采样率下,输出波形与Matlab下的行为仿真波形接近,具备调制功能并达到12 bit分辨率。与类似研究相比,本设计在相当的分辨率条件下,实现了低电压工作。     

基于Δ-Σ技术和FPGA的数据采集系统

为了改善传统数据采集系统运算能力差、分辨率低、可靠性低等缺点,结合Δ-Σ技术和FPGA,设计了一种多通道、高分辨率、宽动态范围的新型数据采集系统。提出了一种由Δ-ΣA/D转换芯片、高性能FPGA和DSP组成的数据采集系统方案及其硬件电路实现方法。系统利用A/D器件对信号进行滤波、放大、差分转换和模数转换,利用FPGA设计内部模块和时钟信号进行电路控制及实现数据缓存、数据传递等功能,由高速DSP芯片核心控制,对采样数据进行实时处理。系统能实现24位高分辨率、宽动态范围的信号数据采集与高速实时处理,可用于电压、电流、温度等参量的采集系统中。     

过采样Σ-Δ ADC中Σ-Δ调制器分析与研究

分析并讨论了过采样Σ-ΔADC中过采样技术和噪声整形技术的工作原理,Σ-Δ调制器的级数对整形效果的影响及调制器的结构选择,并用MATLAB语言的simulink工具箱进行了系统级的仿真。     

一种Rail-to-Rail运算放大器设计

基于SMIC 0.18μm CMOS混合信号工艺设计了一种低功耗轨对轨运算放大器,并用Specie仿真器对运放的各种性能参数进行了仿真.运放采用3.3V电源,输入共模电压和输出摆幅均达到了轨对轨,输入级跨导在整个输入共模电压范围内仅变化15%,直流开环增益为99dB,单位增益带宽为3.2MHz,相位裕度为59°(10pF负载电容),功耗为0.55mW.     

3.3V/0.18μm恒跨导轨对轨CMOS运算放大器的设计

基于0.18μm CMOS工艺,设计了一种3.3 V低压轨对轨(Rail-to-Rail)运算放大器。该运算放大器的输入级采用3倍电流镜控制的互补差分对结构,实现了满电源幅度的输入输出和恒输入跨导;输出级采用前馈式AB类输出控制电路,保证了轨对轨的输出摆幅以及较强的驱动能力。仿真结果表明,直流开环增益为120 dB,单位增益带宽为5.98 MHz,相位裕度为66°,功耗为0.18 mW,在整个共模范围内输入级跨导变化率为2.45%。     

基于FPGA的Σ-ΔADC转换器的设计和实现

针对瞬时采样方法只适合变频器模拟量比较平滑且采样频率较高的场合和平均值采样法要求采样频率高、运算速度快的问题,设计了一种基于FPGA的Σ-ΔADC转换器,介绍了Σ-ΔADC转换器的结构原理和Sinc3滤波器的设计。该转换器将Σ-Δ调制器和FPGA有效结合,既提高了采样精度,也提高了模拟信号传输的抗干扰能力及检测装置耐压的能力。实验验证了该转换器的正确性。     

一种采用嵌套斩波技术的Σ-Δ调制器的设计

针对MEMS传感器输出电压小并且频率低的特点,本文设计了一种低噪声嵌套斩波Σ-Δ调制器。该调制器采用单环积分器级联前馈（CIFF）结构与嵌套斩波技术结合,降低了传感器接口电路的低频噪声,并减小了CMOS电路中斩波开关引入的残余失调电压。仿真结果表明,本文提出的嵌套调制器可以有效抑制低频噪声。采用嵌套斩波Σ-Δ调制设计,在100 Hz信号带宽内,调制器最高信噪比达到109dB,即17.8 bits的有效位数,满足了MEMS传感器低频微弱信号检测的要求。     

WBAN中Δ-Σ调制器的设计及纳米级实现

基于15 bit字长累加器和预设LSB噪声抑制技术,在90 nm CMOS工艺下对MASH结构Δ-Σ调制器进行了优化设计和实现。实验结果表明,优化后的Δ-Σ调制器能够在噪声抑制性能、器件尺寸及功耗上达到最优化的平衡,器件尺寸仅为40.5μm×45μm,功耗仅为34μW,满足无线人体局域网器件微型化和超低功耗的严格要求。作为阶段性研究,实验结果为下一步无线收发器的设计提供了重要的理论及设计参考。     

基于双噪声耦合技术的连续时间Sigma-Delta ADC设计

连续时间Sigma-Delta调制器被大量应用于音频电子系统及其他领域。设计采用单环二阶连续时间系统架构,包含分段式7 bit Flash量化器,提出了双噪声耦合结构。通过对系统结构的改进,二阶系统有很好的稳定性,能实现三阶的噪声整形效果,对DAC失配、环路延时、放大器有限带宽等非理想特性有着非常好的鲁棒性。仿真结果显示,在3 M的输入信号带宽,16倍的过采样率时,调制器信噪失真比(SNDR)达到96.9 d B,有效比特数(ENOB)为15.8 bit,输入信号动态范围(DR)为98 d B。