微电容超声换能器的前端专用集成电路设计

针对微电容超声换能器(CMUT)微弱电流信号检测的要求,设计了一种用于CMUT的前端专用集成电路——运算放大器(OPA)电路。运算放大器电路采用两级放大结构,第一级采用全差分折叠-共源共栅结构,输出级采用AB类控制的轨到轨输出级,在运算放大器电路反相输入端和输出端通过一个反馈电阻实现CMUT电流信号到电压信号的转换。采用GlobalFoundries 0.18μm的标准CMOS工艺进行了仿真设计和流片,芯片尺寸为226μm×75μm。仿真结果表明,运算放大器的开环增益为62 dB,单位增益带宽为30 MHz,在3 MHz处的输入参考噪声电压为2.9μV/Hz^1/2,电路采用±3.3 V供电,静态功耗为11 mW。测试结果表明仿真与实测结果相符,该运算放大器电路能够实现CMUT微弱电流信号检测功能。     

宽带差动运算放大器AD830

AD830是一种可在DC～视频带宽内工作的高速差动运算放大器。图1给出了AD830的内部方框图,它由两个互导放大器(电压—电流变换)、高阻抗电流—电压变换电路及输出缓冲放大器等三部分组成。从结构来看与电流反馈型运算放大器非常类似,但AD830是一种电压放大器件,与其他电压反馈型运算放大器在功能上没有什么不同。 AD830与一般的运算放大器不同,它有两组差动输入端,即有四个输入端。因此AD830无需外接任何元器件就可构成加减运算电路、     

一种高增益带宽积高摆率运算跨导放大器

运算放大器(OTA)是模拟和混合信号集成电路中重要的构成模块，在各类电路中有着广泛的应用，人们希望运算放大器能以低电源电压运行的同时保持高增益带宽积，这就对运算放大器的性能提出了一定的要求，对此，基于折叠式共源共栅结构提出了一种高增益带宽积高摆率的运算跨导放大器。该OTA基于0.18μm CMOS工艺设计，电路主要包含自适应偏置电路、反馈回路、折叠式共源共栅运算放大器等模块，利用自适应偏置电路代替差分输入对的尾电流源，提升动态电流和增益带宽积，通过反馈回路进一步提升电路性能。利用Cadence软件对电路进行仿真，仿真结果表明，在其他指标变化不大的前提下，该运放的增益带宽积和摆率相较于传统的折叠式共源共栅结构分别约提升了9倍和10倍。     

集成运算放大器的使用和简易测试

集成运算放大器(简称集成运放)是模拟集成电路的一种,但是由于其技术性能具有强有力的通用性,而成为模拟集成电路中最重要的和应用最广的一种集成电路.原先,运算放大器是指高增益的带有电压负反馈的放大器,主要用于模拟计算机中执行各种线性和非线性运算功能.由于集成技术的发展,运算放大器实现了集成化.目前,一般集成运算放大器,是指高增益直流放大器,它已成为广泛应用的一种通用放大器器件. 本文将叙述使用集成运放的注意事项和集成运放特性参数的简便测试方法.     

应用于可携式产品液晶显示器之低靜态电流与晶片面积的源极驱动电路架构

在这篇论文中,我们提出一种适用于 QCIF 解析度、262千色的薄膜电晶体液晶显示器,具有低静态电流和晶片面积的源极驱动电路架构.此类驱动晶片可以实际被应用于行动电话或其他高阶可攜式电子产品上.传统A、B、C等三种形式的源极驱动电路,需使用大量的运算放大器来驱动面板中的画素,和较大阻值的电阻式数位类比转换电路来产生珈玛电压,以保有最低的静态消耗电流.而我们提出的第四种源极驱动电路架构,仅使用二个运算放大器和较低电阻的电阻式数位类比转换电路,而且并不会增加静态消耗电流.因此,这颗源极驱动晶片,不仅可省下晶片面积、增加产品竞爭力,更可以降低静态功率的消耗以延长电池的续航力.我们所提出的运算放大器和源极驱动电路之原型晶片,是利用 3.3 V、0.35 μm ACMOS的制程技术来实现的.运算放大器电路的核心尺寸大小为 100 μm×50 μm,源极驱动电路为 400 μm×650 μm.由我们所提出的第四种驱动电路架构,晶片面积约可减少 54.25%,而静态消耗电流仅需 2.6%.     

基于等价CCII结构的电压型/电流型转换方法

提出一种新的电压型电路转换为电流型电路方法。根据运算放大器及电流传输器(CCII)的原理给出了等价电流传输器结构。由运算放大器及其等价电流传输器结构的替换并结合伴随网络定理,可将电压型电路转换为电压操作信号和电流操作信号的电流型电路。通过SallenKey低通滤波电路说明该方法的正确性,并给出ADS仿真结果。     

跨导型运算放大器NE5517应用

<正> 我们通常见到的运算放大器电路,都是围绕电压输入一电压输出的常规型运放而设计的。而另一种类型的运放也常用于很多音频处理场合中,它采用电压输入→电流输出(跨导)形式工作,增益由外接控制端控制,这种器件称作跨导型运算放大器(OTA),NE5517就是一款这样的集成电路。图1为 OTA 的电路符号和工作时     

基于跨导放大器的电流模式积分单元的设计

在集成电路系统中,各种模拟功能的电流单元都是由基本的电流模单元组成。跨导放大器是电流模电路的基本单元。基于跨导放大器的电流模积分器可以实现电流到电流的积分转换。同时可应用于各种集成滤波电路的设计。在此采用0．18ptmCMOS仿真工艺,使用共源共栅结构设计一款供电电压为1．8V的高增益低功耗的跨导放大器,采用具有PTAT基准电流源的偏置电路,使用HSpice进行优化设计,并将此放大器应用于电流模式积分单元的电路仿真。     

电流差动型单电源运算放大器LM3900

迄今为止,我国虽已生产了几十种型号的集成运算放大器,但都是以电压差动的形式作为输入信号.为了使输入信号电压为零时输出也为零,并且能得到正负两种输出电压,需要采用两组电源;为了减少漂移和提高增益又增添了许多元件,这就使集成电路的结构复杂,成本提高.近年来,国外新出现的LM3900是一种电流差动输入单电源供电的集成运算放大器.它在管芯为1.27×1.50(毫米)的硅片上,集成了四只运算放大器.这种电路的设计思想和电路结构和一般运算放大器有明显的不同之处,因而也具有一些为一般运放电路所不及的特殊性能.     

模拟电路实用知识讲座(8) 第八讲 集成运算放大器及其应用(下)

<正> 4.集成运放的其它应用电路 除了前述的集成运放在运算电路、比较器等电路中的应用以外,集成运放还在其他电路中有很多应用。下面介绍运放在变换电路和测量电路中的应用,其中(1)～(4)是运放在变换电路中的应用,(5)～(7)属于运放在测量电路中的应用。 (1)电流-电压变换电路(简称I/V)电路 这种转换电路利用运算放大器将电流转换成电压。它在数字-模拟转     

高精度CMOS带隙基准源电路的设计

在模拟或数字电路设计中,高温度稳定性的电压源电路是一种应用广泛的重要模块.本文在分析基准源输出电压的温度特性基础上,阐明了运算放大器的失调电压对输出电压的温度精确度的影响,设计了一种基于MOS混合工艺的减小失调电压影响的一阶温度补偿的带隙基准源电路.Hspice仿真结果表明,该电路的零温度系数在40℃处实现,0℃～100℃范围内温度系数为0.96ppm/℃,可用于温度稳定性要求很高的模拟集成电路中.     

线性光耦HCNR201原理及其在轴承故障检测中的应用

因铁路货车轴承故障检测现场工况复杂,各种电磁干扰信号极易随被测信号进入测量系统.针对这个问题,设计了用高线性度模拟光耦HCNR201和运算放大器实现的电压隔离硬件电路.该电路中,线性光耦的前端用一个运算放大器构成一个负反馈放大器,用来检测模拟电压信号;线性光耦后端的运算放大器进行电流与电压之间的转换,最终输出电压信号,实现电压信号的1：1隔离传输.实验结果表明：该方法测量电压线性度好、精度高.     

一种新型的CMOS电流反馈运算放大器

电流反馈运算放大器在高速高频电子领域有广泛的应用，但目前市场上流行的基于互补双极性结构的电流反馈运算放大器的电源电压和功耗都较高。文章主要在文献[1～3]基础上设计了一种新型的CMOS电流反馈运算放大器，使用0．51μmCMOS工艺参数（阈值电压为0．7V），模拟结果获得了与增益无关的带宽、极大的转换速率。电路参数为：81db的开环增益、87度的相位裕度、123db共模抑制比，以及在1．5V电源电压下产生了约6．2mW的功耗。     

一种高线性度电压电流转换电路的设计与实现

介绍了利用CSMC 0.6μm CMOS工艺实现的、应用于电流模逻辑电路中的高线性度电压电流转换(VTC)电路。该电路采用了高增益两级运算放大器,以及工作在弱反型区的MOS管电压电流呈指数律关系实现的PTAT基准电流源。详细分析了电阻与运算放大器的非线性影响因素。测试结果表明,输出的总谐波失真为0.0002%,输入动态范围为0～2.6V,输出电流为50～426μA,PTAT基准电流源对电源变化的灵敏度为0.0217。芯片采用5V供电,功耗约为1.3mW,芯片面积为0.112mm2。     

一种高压运算放大器的设计

基于混合集成电路工艺,采用氧化铍衬底厚膜电路、陶瓷电容和半导体芯片,设计了一种高压运算放大器。采用ORCAD进行仿真,结果表明,该运放的供电电压为±15~±150 V,输出电流为75 mA,直流电压增益为95 dB,转换速率为57 V/μs,静态电流6 mA,单位增益带宽3 MHz。该运放可被广泛用于马达控制系统、压电传感器以及打印机驱动等领域,实现了高压运算放大器的国产化。     

一种新颖的自偏置有源负载放大器

利用自偏置电流源闭环反馈改变开环电阻的特性,设计了一种自偏置有源负载运算放大器,实现了低功耗、高开环增益、低输入失调的性能;并将此运算放大器应用于带隙电压源中.电路在德国XFAB公司XB06工艺上流片实现.芯片实测结果验证了设计的正确性和新颖性.     

一款适用于高速读出电路的输出级运算放大器设计

〖JP+1〗CMOS运算放大器是红外探测器系统读出电路的重要模块,其性能直接影响红外读出电路性能。本文设计了一款适用于高速读出电路的输出级运算放大器,在负载电阻100 kΩ,负载电容25 pF的条件下,使读出电路的工作频率大于20 MHz。输出级运算放大器由折叠共源共栅差分运放和甲乙类推挽反相运放级联构成。折叠共源共栅差分运放可以实现电路高增益、大输出电压范围和高输出阻抗,同时可以有效减小放大器输入端的米勒电容效应。甲乙类推挽反相运放具有高电压电流转换效率,可以灵活地从负载得到电流或者向负载提供电流,实现高电流增益,驱动大负载。两级运放之间通过米勒电容实现频率补偿,保证运放的稳定性。本文设计的高速输出级运算放大器基于SMIC 018μm工艺设计,最终实现指标:功耗不大于10mW,运放增益>84dB,相位裕度79°,单位增益带宽>100 MHz,噪声78 μV(1～500 MHz),输出电压范围1～5 V,建立时间<15ns。通过设计高速输出级运算放大器,红外读出电路的读出速率和帧频得到有效提高。     

电阻抗成像系统中电压控制电流源的设计

在医用电阻抗层析成像（Electrical Impedance Tomography）系统中电压控制电流源的性能十分重要,大部分报道的电压控电流源电路在低频时有较高的输出阻抗但是在高频时性能大幅减弱。通过分析生物阻抗测量系统对电压控制电流源的需求,同时回顾一些已有的电压控制电流源电路,包括双运放负反馈电路、跨导运算放大器、AD844,设计了一种基于AD8610的电压控制电流源。并通过电路实验验证了此电压控制电流源的性能,同时提出了改进方案。该电压电流源不仅频率和幅值可控、精度高,而且有较高的输出阻抗。     

锁相环频率合成器中的电荷泵设计

用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计了一种电荷泵电路。传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,文章采用与电源无关的基准电流源电路,运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配。仿真结果表明:电源电压1.8V时,电荷泵电流为0.5mA;在0.3V～1.6V输出电压范围内电流失配小于1μA,功耗为6.8mW。     

低杂散锁相环中的电荷泵设计

用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计并实现了一种电荷泵电路.传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,电流失配导致相位偏差,从而引起杂散并降低了锁相环的锁定范围.文中采用与电源无关的基准电流源电路,运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配,从而降低了杂散.测试结果表明:电源电压1.8V时,电荷泵电流为0.475mA,在0.3～1.6V输出电压范围内电流失配小于10mA,功耗为6.8mW.