Si开关晶体管电荷存贮效应的模拟

对硅开关晶体管来说,在基极驱动电流I_B_1和反抽电流I_B_2固定的条件下,测量出的存贮时间t_s随集电极电流的增加而增加或不变.这种现象是无法用一般常用的Ebers-Moll模型来解释和模拟的.通过实验我们看到:在这种开关晶体管中集电结正向电流主要是空间电荷区中的复合电流而不是注入电流.而空间电荷区中的复合电流并不伴随着电荷存贮,因而可以起抗饱和的作用.而抗饱和的程度受到集电极串联电阻,集电极电流,基极串联电阻和电流增益的影响.我们称这种效应为空间电荷区复合流抗饱和效应.我们提出考虑此效应的模型.用此模型可以模拟一般Ebers-Moll模型无法模拟的硅开关晶体管的特性,使计算结果和实验符合得较好.     

改进光电晶体管线性运行的反馈电路

当设计者用光电晶体管将一个调制后的光信号转换成电信号时,如果有高亮度的背光使光电晶体管饱和,就会遇到麻烦.当光电晶体管基极端悬浮时,其集电极/射极电压只取决于信号与背光重叠而产生的光电流.光电晶体管增益及其作用区范围由R1阻值(见图1)确定.R1阻值较高时,电路的增益增加,但光电晶体管会很快饱和.图1中没有背光照射时,晶体管工作在其线性区的偏置点φ2,Q1的集电极电压围绕VCE作线性变化.其输出VOUT准确地重复使调制光信号产生幅度波动.当施加外部稳定的背光照明时,电路的工作点移至偏置点φ3,输出电压被压缩并出现失真.     

基于InP DHBT工艺的6 bit DAC设计与实现

基于InP双异质结双极晶体管(DHBT)工艺设计并实现了一款6 bit高速数模转换器(DAC)芯片,该InP工艺DHBT器件的电流增益截止频率大于200 GHz,最高振荡频率大于285 GHz.DAC芯片采用R-2R梯形电阻电流舵结构,输入级采用缓冲预放大器结构,实现输入缓冲及足够高的增益;D触发器单元采用采样/保持两级锁存拓扑结构实现接收数据的时钟同步;采用开关电流源单元及R-2R电阻单元,减小芯片体积,实现高速采样.该DAC最终尺寸为4.5 mmX3.5 mm,功耗为3.5W.实测结果表明,该DAC可以很好地实现10 GHz采样时钟下的斜坡输出,微分非线性为+0.4/-0.24 LSB,积分非线性为+0.61/-0.64 LSB.     

应用于高Q跨导-电容带通滤波器的线性跨导运放设计

设计了一种具有高的直流增益的宽带线性全差分跨导运放.一方面,并联一个工作在线性区的场效应管来补偿直流三阶系数,得到了一种应用于连续时间滤波器、增加跨导器饱和区输入信号幅度的简单方法.另一方面,结合负电阻电路提高了输出阻抗,实现高的直流增益而不需要额外的内部结点,并减小了因有限直流增益和寄生电容引起的相位偏差.将此全差分跨导运放应用于0.18μmCMOS工艺二阶带通滤波器,在3.3V电源电压、输入峰峰值1V时,HSPICE仿真结果的总谐波失真小于40dB,中心频率为20MHz,3dB带宽为0.18MHz,即Q为110.     

应用于高Q跨导-电容带通滤波器的线性跨导运放设计

设计了一种具有高的直流增益的宽带线性全差分跨导运放.一方面,并联一个工作在线性区的场效应管来补偿直流三阶系数,得到了一种应用于连续时间滤波器、增加跨导器饱和区输入信号幅度的简单方法.另一方面,结合负电阻电路提高了输出阻抗,实现高的直流增益而不需要额外的内部结点,并减小了因有限直流增益和寄生电容引起的相位偏差.将此全差分跨导运放应用于0.18μmCMOS工艺二阶带通滤波器,在3.3V电源电压、输入峰峰值1V时,HSPICE仿真结果的总谐波失真小于40dB,中心频率为20MHz,3dB带宽为0.18MHz,即Q为110.     

一种用于ZigbeeTM接收机的低功耗Gm-C复数滤波器

采用0.18μm CMOS工艺,设计了用于低中频Zigbee接收机的可自动频率调谐的Gm-C复数滤波器.通过跨导放大器(Gm)按比例设计,解决了核心滤波器与PLL调谐电路的匹配问题,达到好的调谐效果.仿真结果显示:滤波器中心频率为2MHz,带宽2MHz,镜像抑制比大干55dB,群延时小于0.9μs,电流功耗仅为1.5mA.     

CMOS宽带可变增益放大器

设计了一种CMOS宽带、低功耗可变增益放大器.在分析使用源极退化电阻的共源放大器高频特性基础上,通过加入频率补偿电容改变放大器的零极点分布,在不增加功耗的情况下扩展了带宽.分析了放大器在低增益下出现的增益尖峰现象并加以解决.使用跨导增强电路提高了放大器的线性度.两级可变增益放大器使用TSMC0.25μm CMOS工艺.仿真结果表明,放大器在3.3V电压下核心电路功耗为3.15mW,增益范围0～40dB;在负载为5pF电容时3dB带宽大于340MHz,输出三阶交调点高于3.5dBm.     

CMOS宽带可变增益放大器

设计了一种CMOS宽带、低功耗可变增益放大器.在分析使用源极退化电阻的共源放大器高频特性基础上,通过加入频率补偿电容改变放大器的零极点分布,在不增加功耗的情况下扩展了带宽.分析了放大器在低增益下出现的增益尖峰现象并加以解决.使用跨导增强电路提高了放大器的线性度.两级可变增益放大器使用TSMC0.25μm CMOS工艺.仿真结果表明,放大器在3.3V电压下核心电路功耗为3.15mW,增益范围0～40dB;在负载为5pF电容时3dB带宽大于340MHz,输出三阶交调点高于3.5dBm.     

微功耗高增益差分对管的设计

差分对管在微功率状态下工作,要求其中的晶体管在集电极电流为1微安或者更小的情况下,有足够高的电流增益。本文分析了影响NPN型晶体管电流增益,特别是小电流下电流增益的因素,提出了工作于小电流下的NPN型高增益晶体管的设计准则、实施的工艺方法。作为设计的一个实例,讨论了JD系列微功耗高增益差分对管。     

一种低功耗亚阈值全MOS管基准电压源的设计

分析了工作在亚阈值区、线性区和饱和区的MOS晶体管不同电流特性,设计了一种低功耗全MOS基准电压源电路。使用工作在线性区的MOS晶体管代替普通常规电阻,使整个电路实现全MOS基准源的特性,同时有效减小电路芯片面积,并且输出基准电压为线性区MOS管提供偏压以进一步降低功耗。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺设计电路。仿真结果表明此电路在1.8 V电源电压下,–50~+150℃的温度系数为22.6×10–6/℃,基准电压源输出电压约为992 m V,25℃时静态电流为327.3 n A,电路总静态功耗为0.59μW,10 k Hz时的电源抑制比为–25.36 d B。     

基于镜像电流源与电压源偏置的功率放大器

为了进一步提高音响功放的工作稳定性和性能,可采用镜像电流源代替输入级、推动级的集电极负载电阻,能提高功放电路的电压转换速率,采用电压源代替输出级的偏置电阻,使输出级工作于甲乙类状态,有利于提高工作的稳定性,降低非线性失真,功放的性能得到显著提高。而采用镜像电流源与电压源组成动态偏置电路,使输出级在小信号输入时工作在甲乙类状态,大信号输入时工作在甲类状态,既具备甲乙类功放的高效率、低失真,同时又能扩展放大器的动态范围,进一步降低大动态失真,取得明显的效果。     

Compact, High-$Q$, and Low-Current Dissipation CMOS Differential Active Inductor

This letter presents an improved, compact, and tunable high-Q differential active inductor implemented in Silterra's industry standard 0.18 mum CMOS process. The improved differential active inductor demonstrates a Q ap 1000 at high frequency region. Low-current dissipation is achieved by reusing the current from the differential gyrator for stabilizer and negative impedance circuit. A replica bias circuit has been introduced to allow current-controlled inductance of the improved differential active inductor. Sensitivity of the improved differential active inductor to process variation is also included in this letter.     

HBT自热效应对功率放大器偏置电路的影响及补偿

研究了GaAs HBT的自热效应对功率放大器镜像电流源偏置电路性能的影响.HBT自热效应使得这种偏置电路的镜像精度和温度特性变差.利用HBT器件特有的集电极电流热电负反馈理论,通过优化基极偏置电阻的方法,对自热效应进行了有效补偿,偏置电路的电流镜像精度得到有效提高,偏置电流温度漂移由9.5%减小到0.5%.     

基于二端口串联的回转器设计与实现

本文提出了基于二端口串联的设计方法,采用运放所构成的回转器实现电路仅包含两个运放,是一种较为简单的实现电路。将回转器的开路电阻矩阵分解为两个子开路电阻矩阵之和,选择T型电阻电路作为其中一个子开路电阻矩阵的实现电路,进而设计出另一个子开路电阻矩阵的实现电路。电路利用运放设计负电阻和受控源以满足电路要求。Multisim仿真结果验证了设计电路的正确性和有效性。所述回转器设计与实现方法对电路理论的教学具有一定的启发与助益。     

基于单个VDTA浮地回转器的系统综合法

为了得到单个VDTA浮地回转器,首先给出了VDTA的16个奇异模型,再根据节点导纳矩阵扩展法,系统综合了基于电压差分跨导放大器（VDTA）的浮地回转器,该回转器使用1个VDTA和一个接地电容,而且容易集成。通过调节的VDTA偏置电流,电路的参数能电控调节。最后,为了证实导出电路的可实现性,利用回转器构造了一个二阶通用滤波器,其极点频率fo=159 kHz,品质因数Q=1。MULTISIM仿真结果与理论一致。     

基于二端口级联的回转器设计与实现

本文基于教学实践,提出一种基于二端口级联的回转器设计方法,并采用运放加以实现。将回转器的传输参数矩阵分解两个子传输传输矩阵之积,然后讨论两个子传输传输矩阵的实现电路,再将这两个实现电路级连,得到回转器的实现电路。使用运算放大器实现电路中的负电阻与受控源,并以Multisim仿真验证该方法的正确性。所述回转器设计与实现方法对电路理论的教学具有一定的启发与助益。     

Low voltage and low frequency current mirror using a two-MOSsubthreshold op amp

The authors describe a novel current mirror for low voltage and low frequency application, which uses an op amp with only two MOS transistors operating in the weak inversion region. The advantages of the circuit are low voltage operation, small chip area, high output resistance and no bias current (voltage). The proposed circuit is confirmed by SPICE simulation     

一种基于Π形电路的回转器设计方法

本文提出了一种基于Π形电路的回转器实现电路的设计方法。该方法通过将电压控制电压源与电阻串联的支路并联接入Π形电路,利用运放电路来实现负电阻和受控源,给出了一种回转器实现电路的设计过程。给出的设计实例和Multisim电路仿真结果,表明本文方法的有效性。所讨论方法易于理解且具有普遍性,对于回转器以外的其它特定二端口电路的设计也具有一定的启发意义。     

A voltage-tuned gyrator

A gyrator circuit is constructed such that the conversion factor of the gyrator, and hence the resonant frequency of a tuned circuit, is a function of the transconductances of the bipolar transistors. The circuit allows the resonant frequency to be varied over several octaves by means of an accurately predetermined voltage-frequency relationship.     

A series of new circuits based on CFTAs

The paper presents a series of basic circuits based on CFTAs (current follower transconductance amplifier), which contain amplifier, lossless integrator, first-order universal current-mode filter, simulation resistor, negative resistance converter, gyrator, capacitor multiplier, and frequency-dependent negative resistance circuit. Having used canonic number of grounded capacitors and resistors, the circuits are easy to be integrated and the parameters of the circuits can be adjusted electronically by tuning bias currents of the CFTAs. It is noted that the results of circuit simulations are in agreement with theory.