一种基于OOK调制的电容型数字隔离器

针对高速电容型数字隔离器在"低速"应用下的高电流消耗问题,基于TSMC 180nm BCD工艺设计了一种基于OOK调制的低静态功耗全差分数字隔离器结构.通过发送机的逻辑控制电路产生的三组开关信号及振荡器模块产生的载波信号,提出的结构实现了对输入信号的调制.在传输信号频率变化时,基于跨导线性环结构的中点电位偏置电路将差分信号的直流电压均稳定在VDD/2附近,从而有效避免接收端直流电平衰减造成的误码.经由前置放大器放大后,接收端信号通过双阈值比较器完成解调.PVT仿真表明,在输入电源电压3~5.5V范围内,均可实现最高10Mbps传输速率,典型传输延时为13ns;典型情况下静态功耗仅为1.3mA,在1Mbps及10Mbps速率下的典型动态功耗分别为4mA及4.8mA.此设计支持多通道扩展,可通过共享内部振荡器及偏置模块进一步减小单通道平均功耗;此外隔离器在最高10Mbps输入PRBS(Pseudo-Random Binary Sequence)码下仍可准确解码,证明了此结构具有较强的传输鲁棒性.     

一款高精度低电流的两级高电压电源调整电路

提出了一种改进的高输入电压调整电路结构,该电路结构在TSMC 0.25 μm BCD工艺平台进行验证.电路包括两个参考电压模块、两级调整电路和一个关断信号产生模块.介绍了初级电压调整和精确电压调整电路,可以产生稳定精确的输出电压,同时也提高了低输入电源电压时的输出电流能力.通过两级电源调整电路可以实现软启动功能,减小启动浪涌电压,提高启动性能.此外,关断模块产生可以可靠关闭高压模块和低压模块的两种控制信号,使得在待机模式下高压直流转换系统仅消耗极低的待机电流.该电路结构的输入电压可以在2.5～45 V宽幅范围内变化.在待机模式下,高压直流转换系统的待机电流最低仅300 nA,电源调整电路可以输出最高60 mA的负载电流.     

基于SiGe BiCMOS工艺的25Gbit/s跨阻放大器设计

采用0.25 μm SiGe双极CMOS (BiCMOS)工艺设计并实现了一种传输速率为25 Gbit/s的高速跨阻前置放大器(TIA).在寄生电容为65fF的情况下,电路分为主放大器模块、两级差分模块和输出缓冲模块.相比传统的跨阻放大器,TIA采用Dummy形式实现了一种伪差分的输入,减小了共模噪声,提高了电路的稳定性;在差分级加入了电容简并技术,有效地提高了跨阻放大器的带宽;在各级之间引入了射极跟随器,减小了前后级之间的影响,改善了电路的频域特性.电路整体采用了差分结构,抑制了电源噪声和衬底噪声.仿真结果表明跨阻放大器的增益为63.6 dBQ,带宽可达20.4 GHz,灵敏度为-18.2 dBm,最大输出电压为260 mV,功耗为82 mW.     

电流激励神经信号再生电路

介绍了一种电流激励神经信号再生电路,该电路由探测电路和激励电路组成。探测电路由全差分运算放大器和仪表放大器组成。全差分运算放大器从神经元上端探测并放大神经信号,仪表放大器对信号进一步放大。最后激励级的跨导放大器将电压线性的转化为电流。电路采用CSMC0.5μmCMOS工艺设计,芯片版图尺寸为0.93mm×0.60mm。芯片的仿真结果为：在±2.5V供电电压下,功耗为8.1mW,输出电流最高可达0.357mA,输出电阻为152kΩ,总谐波失真小于1.9%。     

晶体管六声道前置放大器

面对SACD和DVD—Audio多声道高质量音源的发展，便有了多声道前置放大器的需求。众所周知，用于高保真音响系统的前置放大器有两个基本特征，一是半导体电路的电源电压相当高，二是输出晶体管可给出的电流足够大。本文介绍的前置放大器的电源电压高达60V，其晶体管可给出的电流为15mA。该前置放大器的输出信号电压为25VPP，谐波失真小于1％，即在20Hz～20kHz范围内输出信号电压为1Veff，谐波失真小于0．01%。     

应用于10Gb/s光接收机的全差分CMOS跨阻前置电路设计

设计了一种的低成本、低功耗的10 Gb/s光接收机全差跨阻前置放大电路。该电路由跨阻放大器、限幅放大器和输出缓冲电路组成,其可将微弱的光电流信号转换为摆幅为400 mVpp的差分电压信号。该全差分前置放大电路采用0.18 m CMOS工艺进行设计,当光电二极管电容为250 fF时,该光接收机前置放大电路的跨阻增益为92 dB,-3 dB带宽为7.9 GHz,平均等效输入噪声电流谱密度约为23 pA/(0~8 GHz)。该电路采用电源电压为1.8 V时,跨阻放大器功耗为28 mW,限幅放大器功耗为80 mW,输出缓冲器功耗为40 mW,其芯片面积为800 m1 700 m。     

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。     

一种用于视频信号处理的高速宽带运算放大器

基于高速亚微米互补双极工艺,设计了一种用于视频信号处理的高速宽带运算放大器。电路内部采用高速输入差分对、电流型放大单元、Rail-to-Rail输出单元等结构进行信号传输和放大。对开环增益提升、高速电压-电流信号转换、满摆幅输出设计以及频率稳定性补偿等关键技术进行分析,利用Spectre软件进行仿真。流片后的测试结果表明,在±5 V工作电压下,该放大器的－3 dB带宽≥200 MHz,失调电压≤5 mV,电源电流≤6 mA,满足高速通信、高速ADC前端信号采集、视频信号处理等各种场合的应用需求。     

晶体管六声道前置放大器

面对SACD和DVD-Audi o多声道高质量音源的发展,便有了多声道前置放大器的需求。众所周知,用于高保真音响系统的前置放大器有两个基本特征,一是半导体电路的电源电压相当高,二是输出晶体管可给出的电流足够大。本文介绍的前置放大器的电源电压高达60V,其晶体管可给出的电流为15mA。该前置放大器的输出信号电压为25Vpp,谐波失真小于1%,即在20Hz～20kHz范围内输出信号电压为1Vef f,谐波失真小于0.01%。一、原理图1为前置放大器原理图。六个声道中的每个声道均由一个包含三个晶体管的组件构成。场效应管T1(BF245C)的偏压由偏置电路R1和R…     

用于数字相控阵雷达收发组件的0.7~4.0GHz SOI CMOS有源下混频器

基于0.18μm SOI CMOS工艺设计了一款用于数字相控阵雷达的宽带有源下混频器。该混频器集成了射频、本振放大器、Gilbert混频电路、中频放大器以及ESD保护电路。该芯片可以直接差分输出,亦可经过片外balun合成单端信号后输出。射频和本振端口VSWR的测试结果在0.7~4.0GHz范围内均小于2,IF端口的VSWR测试结果在25 MHz~1GHz范围内小于2。当差分输出时,该混频器的功率转换增益为10dB,1dB压缩点输出功率为3.3dBm。电源电压为2.5V,静态电流为64mA,芯片面积仅为1.0mm×0.9mm。     

CMOS 1.4THzΩ 155Mb/s光接收机差分跨阻前置放大器

采用本土CSMC 0.6μm标准CMOS技术设计实现了一种用于光纤用户网的CMOS跨阻前置放大器.电路采用差分结构以提高共模抑制比,减小高频下电源波动和寄生反馈通路的干扰,抑制衬底耦合噪声和温漂,从而有效抑制前置放大器的噪声.同时前置放大器为双端输出,易与后面差分结构的主放大器级联,无需单端-双端转换电路和片外元件,电路结构更为简单,实现了单片集成.电路采用单级放大结构,比通常的多级电路更为稳定.测试结果表明,前置放大器在5V电源电压下增益-带宽积可达1.4THzΩ,等效输入电流噪声为1.81pA/ Hz,可稳定工作在155Mb/s(STM-1)的速率上.     

CMOS 1.4THzΩ 155Mb/s光接收机差分跨阻前置放大器

采用本土CSMC0.6μm标准CMOS技术设计实现了一种用于光纤用户网的CMOS跨阻前置放大器.电路采用差分结构以提高共模抑制比,减小高频下电源波动和寄生反馈通路的干扰,抑制衬底耦合噪声和温漂,从而有效抑制前置放大器的噪声.同时前置放大器为双端输出,易与后面差分结构的主放大器级联,无需单端-双端转换电路和片外元件,电路结构更为简单,实现了单片集成.电路采用单级放大结构,比通常的多级电路更为稳定.测试结果表明,前置放大器在5V电源电压下增益-带宽积可达1.4THzΩ,等效输入电流噪声为1.81pA/Hz,可稳定工作在155Mb/s(STM-1)的速率上     

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.     

2.5Gb/s宽动态范围光接收机前端放大电路设计

基于UMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种2Gb/s传输速率的宽动态范围光接收机前端放大电路。采用对数放大器来增大接收机的输入动态范围,前置放大器采用差分共源跨阻放大器,并使用有源电感做负载来增大带宽。实验结果表明:该接收机前端电路的增益为80dB,3dB带宽为2.3GHz,2.5Gb/s输出眼图良好,输入动态范围为60dB(1μA～1mA)。     

基于偏流补偿的低失调运算放大器的设计

基于双极型工艺,设计了一种具有低输入失调电压、低输入偏置电流的运算放大器。电路结构包含偏置电路、差分输入级电路、中间级电路和输出级电路。差分输入级电路采用共射-共基耦合对,能够降低失调电压,并且采用基极电流补偿结构抵消输入偏置电流在外围电路上所产生的影响,提高电路精度。中间级为整个电路提供增益,并且将双端输入信号转换为单端输出信号。输出级电路为AB类输出级,具有低静态功耗,能够提高电路效率,增大电路带负载能力并为负载提供更多功率。电路采用齐纳修调技术,在封装后对芯片进行修调,避免封装后引入的二次失调。流片后测试结果表明：在±15 V电源电压条件下,输入失调电压≤10μV,输入偏置电流≤3 nA,输入失调电流≤1.5 nA,大信号电压增益≥110 dB。     

一种带信号丢失检测告警功能的CMOS工艺限幅放大器

本文描述了一种带信号丢失检测告警功能的CMOS工艺限幅放大器,用0.5μm标准CMOS工艺设计制造。采用5V电压供电,电压增益60dB,带宽250MHz。输入为PECL逻辑,误码率为10-12下测得灵敏度为差分2mVpp,饱和输入达差分2000mVpp。采用CML输出逻辑,差分100欧负载时,输出差分限幅幅度可达1400mVpp,可应用于155Mbps的光纤通讯收发模块前端。     

一种低失调运算放大器的设计

基于Bipolar工艺设计,结合激光修调技术,实现一种四通道、低失调、低功耗、高增益的运算放大器。电路整体结构包含：基准偏置电路、差分输入及偏置补偿电路、中间级电路、输出及过流保护电路。输入级选择差分输入结构,采用输入偏置补偿设计,降低了输入失调电压和偏置电流;中间级采用射随器结构,结合密勒补偿电容及零点电阻,提高电路的稳定性;输出级采用B类的输出结构,结合过流保护设计,增加电路的安全性。电路封装后测试：输入失调电压10μV,输入偏置电流0.5nA,大信号电压增益130 dB,电源电流2.4mA,增益带宽积1.5MHz,噪声电压7.34nV/√Hz。     

4×5Gbit/s VCSEL阵列驱动集成电路

基于GSMC 130 nm工艺设计并制备了一款4通道垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列驱动电路芯片。该芯片核心电路主要包括限幅放大器(LA)、输出级驱动电路、带隙基准电压源、8 bit数模转换器(DAC)电路等。输出级驱动电路将LA输出的电压信号转换成电流信号,并配合偏置电路驱动VCSEL,实现调制发光,其中LA采用有源电感峰化结构,其峰化强度可通过DAC进行配置,输出级驱动加入前馈电容补偿技术以拓展带宽。在典型输出配置(输入差分峰峰值200 mV、5 Gbit/s的PRBS7信号)下,每个通道可输出最大12.5 mA的调制电流和2 mA的偏置电流。芯片实测结果表明,在典型输出配置下得到干净清晰的5 Gbit/s眼图,每个通道的总抖动为31.535 ps,功耗为84.5 mW。     

一种低功耗、高精度四象限模拟乘法器电路

基于双极工艺设计了一种低功耗、高精度四象限模拟乘法器,主要包括:带隙基准源、乘法器单元、运算放大器三个模块。带隙基准包含启动电路和核心带隙模块,带隙基准引入二阶高温补偿使得温漂系数仅为2.3×10^(-6)/℃。乘法器采用基本的吉尔伯特单元作为核心,加入射极反馈电阻提高线性度,实现电流相乘后通过输出运放转换成单端电压输出。运算放大器为标准的差分输入、单端输出,用于对信号的缓冲,增强驱动能力。整体芯片供电电压为±5 V,电压输入范围为-2.5~+2.5 V,典型条件下线性误差仅为0.015%,总谐波失真为0.023%,电源电流为18.89 mA,电源抑制比为88.26 dB。同时端口带有ESD保护结构,保证电路在运输和使用过程中不发生损坏。     

宽带互导型放大器MAX435/MAX436

互导型放大器(又称跨导型放大器)的输入信号是电压量，输出信号是电流量，其增益称为互导Gm。互导型放大器是一种电压／电流模式混合电路，由于其内部只有电压——电流变换级和电流传输级，而没有电压传输级，因此没有大摆幅电压信号和密勒倍增效应，从而具有频带宽、高频性能好及大信号转换速度高等特性。互导型放大器的电路结构简单，电源电压和功耗均得到了降低。