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.     

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。     

3 GHz低杂散锁相环中的低失配电荷泵

基于SMIC 40 nm CMOS工艺,提出了一种改进型电荷泵电路。在传统电荷泵锁相环中,电荷泵存在较大的电流失配,导致锁相环产生参考杂散,使锁相环输出噪声性能恶化。设计的电荷泵电路在电流源处引入反馈,降低了电流失配。仿真结果表明,在供电电压为1.1 V,电荷泵充放电电流为0.1 mA,输出电压在0.3~0.7 V范围变化时,电荷泵的电流失配率小于0.83 %,锁相环的输出参考杂散为-65.5 dBc。     

低杂散锁相环中鉴频鉴相器与电荷泵的设计

采用TSMC 0.18 μm 混合CMOS工艺,设计了一种应用在1.571 GHz GNSS接收机中低杂散锁相环的鉴频鉴相器与电荷泵电路。鉴频鉴相器采用两相非重叠时钟结构和延时可控电路,实现了鉴频鉴相器的延时失配最小化和导通时间可调,在降低杂散的同时消除死区。电荷泵采用4路控制信号和1路可控充电和放电电路,有效地优化了电流失配和电荷泵电流的大小,进一步降低锁相环的杂散。测试结果表明,在电源电压为1.8 V,电荷泵电流为100 μA 时,延时失配和充放电电流失配近似为0,杂散为－71.77 dBc@16.375 MHz。     

一种应用于锁相环的增益提高型电荷泵设计

采用0.18μm 1.8V CMOS工艺设计一种增益提高型电荷泵电路,利用增益提高技术和折叠式共源共栅电路实现充放电电流的匹配.该电荷泵结构可以很大程度地减小沟道长度调制效应的影响,使充放电电流在宽输出电压范围内实现精确匹配,同时具有结构简单的优点.仿真结果表明,电源电压1.8V时,电荷泵电流为600μA,在0.3～1.6V输出范围内电流失配为0.6μA,功耗为3mW.     

一种宽动态范围低失配的电荷泵

采用TSMC 0.18 μm混合CMOS工艺,设计了一种应用在GNSS接收机中低杂散锁相环(PLL)的宽动态范围低失配电荷泵。分析了电荷泵非理想因素和压控振荡器(VCO)调谐增益对参考杂散的影响,发现提高电荷泵电流匹配精度和减小VCO调谐增益均可有效抑制锁相环的参考杂散。采用加负反馈的源极开关型电荷泵,以实现电荷泵充放电电流的精确匹配。利用电荷泵输出电压来控制运算放大器的不同输出支路,以拓宽电荷泵的输出电压动态范围,从而降低PLL输出频率范围对VCO调谐增益的要求。仿真结果表明,当电源电压为1.8 V、电荷泵电流为100 μA时,可以实现充放电电流精确匹配,输出电压范围达到0.02~1.78 V,参考杂散为-66.3 dBc。     

低杂散锁相环中电荷泵的设计

采用IBM 0.18 μm CMOS工艺,设计了一款应用于433 MHz ASK接收机中低杂散锁相环的电荷泵电路.设计采用与电源无关的带隙基准偏置电流源和运算放大器,实现了电荷泵充放电电流源的精确匹配,有效抑制了传统电荷泵对锁相环锁定状态中杂散信号的影响.电路在Cadence的Spectre工具下进行仿真,结果表明:当电源电压为1.8 V、参考电流为30 μA、输出电压范围在0.5～1.5 V时,充放电电流精确匹配,杂散小于-80 dB,其性能符合接收机系统要求.     

应用于30 GHz锁相环的高性能电荷泵设计

基于IBM 0.13 μm CMOS工艺,设计了一款应用于30 GHz低杂散锁相环的电荷泵电路。该电荷泵采用带隙基准为电流源和运算放大器提供偏置,采用复制支路和比较器实现上下电流源的静态匹配,将输入输出轨对轨运算放大器接成单位增益缓冲器来避免电荷共享效应,通过加入互补开关管来减小时钟馈通和电荷注入效应。后仿真结果表明,在电源电压为2.5 V,电荷泵电流为200 μA,调谐范围为0.5~2 V时,充放电电流的最大静态失配小于0.1%;在750 kHz环路带宽下,计算得到锁相环参考杂散小于-72 dBc,满足IEEE 802.15.3c标准对60 GHz本振信号杂散的要求。     

一种-62.3 dBc参考杂散6 GHz低功耗锁相环

采用高匹配电荷泵电路和高精度自动频率校准(AFC)电路,设计了一种低功耗低参考杂散电荷泵锁相环。锁相环包括D触发鉴频鉴相器、5 bit数字可编程调频LC压控振荡器(VCO)、16～400可编程分频器和AFC模块。采用高匹配电荷泵,通过增大电流镜输出阻抗的方法,减少电荷泵充放电失配。同时,AFC电路采用频段预选快速搜索方法,实现了低压控增益LC VCO精确频带锁定,扩展了振荡频率范围,且保持了较低的锁相环输出参考杂散。锁相环基于40 nm CMOS工艺设计,电源电压为1.1 V。仿真结果表明,电压匹配范围为0.19～0.88 V,振荡频率范围为5.9～6.4 GHz,功率小于6.5 mW@6 GHz,最大电流失配小于0.2%@75μA;当输出信号频率为6 GHz时,输出相位噪声为-113.3 dBc/Hz@1 MHz,参考杂散为-62.3 dBc。     

一种大电压输出摆幅低电流失配电荷泵的设计

在分析了基本锁相环电荷泵工作机制的基础上,提出一种新型的电荷泵结构,该电荷泵在非常宽的电压范围内具有很低的电流失配,解决了传统电荷泵结构所具有的电荷注入、时钟馈通和电荷共享等问题,并且非常容易实现电荷泵充放电电流的数字控制.基于SMIC 0.18 μm CMOSRF工艺库设计的实际电路,使用Cadence工具仿真结果表明,在电源电压2.0 V时,输出电压为0.3～1.63 V,充放电电流最大失配率小于0.1%,电流绝对值偏移率小于0.6%,说明这种新型电荷泵结构具有良好的性能.     

新型电流控制电流传输器

提出了一种新型电流控制电流传输器(CCCII)电路。该CCCII电路由跨导线性环电路和双极性Wilson电流镜构成。为实现该新型CCCII电路,还提出了双端输出的双极型Wilson电流镜。该CCCII电路具有输出阻抗高、电压及电流传输精度高、易于实现、便于集成等优点。文中分析了电路的工作原理,给出了实验结果,验证了电路的正确性。     

基于CC多输入单输出电流模式滤波器

为了实现结构简单、便于集成的三输入单输出电流模式滤波器,提出了三输入单输出电流模式滤波器的信号流图。用CC(第二代电流传输器)及多端输出的电流镜实现了该信号流图,得到一个由CC及电流镜共同构成的电流模式滤波器。该滤波器由2个CC、1个三端输出的电流镜及4个RC元件构成,能方便地实现5种滤波器输出。该滤波器可用于通信、电子测量与仪器仪表中的信号处理。硬件实验结果表明提出的电路是正确的。     

基于CCⅡ多输入单输出电流模式滤波器

为了实现结构简单、便于集成的三输入单输出电流模式滤波器,提出了三输入单输出电流模式滤波器的信号流图。用CCⅡ（第二代电流传输器）及多端输出的电流镜实现了该信号流图,得到一个由CCⅡ及电流镜共同构成的电流模式滤波器。该滤波器由2个CCⅡ、1个三端输出的电流镜及4个RC元件构成,能方便地实现5种滤波器输出。该滤波器可用于通信、电子测量与仪器仪表中的信号处理。硬件实验结果表明提出的电路是正确的。     

一种高精度电流检测电路的设计

针对常用电流模式的升压转换器结构,提出了一种高精度电流检测电路。该电路在保证响应速度的前提下,通过增加电路环路增益,降低误差源等方法,提高检测电路的电流检测精度。与其他结构电路相比,有结构简单,响应速度快,电流检测精度高的优点。基于Chartered的0.35μm的3.3V/13.5V CMOS工艺,使用Spectre仿真器,对该电路进行了仿真与验证。结果证明,在输入电压为2.5V～5.5V,电感电流为100mA～500mA,工作频率为1MHz的情况下,能够正常稳定工作,并且电流精度高达93%。     

Bias Current Generators with Wide Dynamic Range

Mixed-signal or analog chips often require a wide range of biasing currents that are independent of process and supply voltage and that are proportional to absolute temperature. This paper describes CMOS circuits that we use to generate a set of fixed bias currents typically spanning six decades at room temperature down to a few times the transistor off-current. A bootstrapped current reference with a new startup and power-control mechanism generates a master current, which is successively divided by a current splitter to generate the desired reference currents. These references are nondestructively copied to form the chip’s biases. Measurements of behavior, including temperature effects from 1.6 and 0.35 μ implementations, are presented and nonidealities are investigated. Temperature dependence of the transistor off-current is investigated because it determines the lower limit for generated currents. Readers are directed to a design kit that allows easy generation of the complete layout for a bias generator with a set of desired currents for scalable MOSIS CMOS processes.Tobi Delbrück is a group leader at the Inst. of Neuuroinformatics (INI), part of ETH Zurich and the University of Zurich, Switzerland. His main interest is in developing application-specific low-power vision sensor chips. In 1993 he graduated with a PhD in Computation and Neural Systems from Caltech, where he worked in Carver Mead’s laboratory. He co-invented with Mead a widely-used adaptive photoreceptor circuit and invented the bump circuit. Subsequently he worked for several years for Arithmos, Synaptics, National Semiconductor, and Foveon, where he was one of the founding employees. In 1998 he moved to Switzerland to join INI. In 2002 he was lead developer of a tactile luminous floor used in INI’s exhibit “Ada: Playful Intelligent Space” experienced by more than a half million visitors to the Swiss National Exhibition. He has been awarded 7 patents, and has written or coauthored 8 journal papers, 14 peer-reviewed conference papers, 4 book chapters, and 1 book.André van Schaik obtained his M.Sc. in electronics from the University of Twente in 1990. In 1991–1994he worked at CSEM, Neuchâtel, Switzerland, in the Advanced Research group of prof. Eric Vittoz. In this period he designed several analogue VLSI chips for perceptive tasks, some of which have been industrialised. A good example of such a chip is the artificial, motion detecting, retina in Logitech’s Trackman Marble TM.From 1994 until 1998, he was a research assistant and Ph.D. student with Prof. Vittoz at the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL). The subject of his Ph.D. research was the development of analogue VLSI models of the auditory pathway. In 1998 he was a post-doctorate research fellow at the Auditory Neuroscience Laboratory at the University of Sydney.In April 1999 he became a Senior Lecturer in Computer Engineering for the School of Electrical & Information Engineering at the University of Sydney. He is now a Reader in the same School and Head of the Computing and Audio Research Laboratory. His research interests include analogue VLSI, neuromorphic systems, wireless sensor networks, human sound localisation, and virtual reality audio systems.     

基于复合管改进型电流镜的CCCⅡ电路

提出了一种新型的电流控制第二代电流传输器电路。该电路由6个复合管改进型电流镜和1个跨导线性环组成,该电路的电流传输精度远高于基于基本电流镜和级联电流镜实现的电流控制第二代电流传输器(CCCII)的电流传输精度。对电路原理进行了分析,并进行了硬件实验,实验结果表明频率在0～1.3MHz范围内能很好地满足CCCII的电流和电压特性关系,从而证明提出的电路是正确的。     

基于复合管改进型电流镜的CCCII电路

提出了一种新型的电流控制第二代电流传输器电路。该电路由6个复合营改进型电流镜和1个跨导线性环组成．该电路的电流传输精度远高于基于基本电流镜和级联电流镜实现的电流控制第二代电流传输器（CCCII）的电流传输精度。对电路原理进行了分析，并进行了硬件实验，实验结果表明频率在0-1．3MHz范围内能很好地满足CCCII的电流和电压特性关系，从而证明提出的电路是正确的。     

脉冲激光电源中电流可编程的实现

本文介绍了一种用于脉冲激光电源的新型电流可编程控制操作系统。该系统采用上下位机的方式实现电流波形的输入、显示、存储及D/A输出。就系统的实现给出了硬件框图、软件流程图以及部分源程序。     

紫峰大厦雷电流全波测量研究

雷电流是描述闪电放电最重要的物理量,对于雷电防护相关研究意义重大,因此,雷电流测量一直是雷电研究领域的基础性工作。为了获得自然雷电流全波波形,在南京第一高楼紫峰大厦(约450 m)楼顶的避雷针处安装了一套雷电流全波测量系统,用于长期检测雷击建筑物回击电流和建筑物上行先导电流。该系统包含两套子系统,分别由雷电流传感器、数据传输系统、数据采集系统、远程控制系统构成,能够同时测量回击电流和建筑物上行先导电流,对国内特别是华东地区高塔自然雷电流研究具有重大意义。首先对所安装的雷电流测量系统进行了介绍,对测得的两组上行先导电流波形进行了全面分析,得出高建筑物上行先导电流波形的相关特征。     

一种海洋表面矢量流图生成算法的研究

针对海洋动力学重要参数－海流,利用两台雷达的海洋表面径向流图,来生成海洋表面矢量流图的算法,并给出计算机模拟的结果。结果表明,该算法获得的海洋表面矢量流场效果良好,达到了工程应用的预期效果。