轨到轨电压比较器的设计

比较器在模数转换及其他模拟功能模块中都是非常重要的器件,其速度和精度直接影响模块的功能.采用SMIC 0.18 CMOS混合信号工艺,设计了一种轨到轨电压比较器,电路结构主要包括前置放大器、锁存器和输出缓冲电路,此外,采用一种β倍增的自偏置基准电路提供偏置电流.结果表明,在3.3V的供电电压下,提供共模范围为300 mV～3.3 V的信号,可分辨输入信号的最小频率为200 MHz,单级运放相位裕度大于60°,输出信号占空比为40％～60％,比较阈值约为10 mV,输入输出延时小于5 ns,功耗小于18 mW,版图面积小于200 μm× 150 μm.该比较器的失真较小,在整个输入信号范围内有较高的共模抑制比,较大限度地提高了电路的性能.     

一种用于激光脉冲测距的恒比定时电路

在激光雷达接收电路中,采用固定阈值比较器得到激光脉冲返回时间时,不同峰值回波信号会产生时间漂移。在传统恒比定时(CFD)电路的基础上,提出了一种窄脉冲延时电路,以替代传统RC延时结构。引入了右半平面零点,在保持增益基本不变的情况下产生相位滞后,保证信号波形不变,从而降低时间漂移效应。该CFD电路基于0.18 μm CMOS工艺进行设计。仿真结果表明,在窄脉冲输入信号的上升和下降时间均为3 ns、总脉宽为16 ns时,输出信号的延时为2.05 ns。输入信号幅值范围为100~300 mV时,该CFD电路的输出上升沿翻转时间的漂移误差仅为73.6 ps。     

用于Bang-Bang模式开关电源的高速比较器的设计

比较器是Bang-Bang控制模式开关电源的核心模块。由于Bang-Bang控制模式开关电源的开关频率很高,因此对比较器的速度要求很高。通过对输入信号进行预放大,采用轨对轨的结构,实现了对比较器时延的优化。基于0.18μm工艺,利用Cadence软件,对比较器电路进行仿真验证及版图设计,上升和下降时延都小于2ns,性能较好。     

基于0.6μm CMOS工艺应用在高速ADC工作频率300MHz的高速电压比较器设计

高速比较器是高速模数转换电路的关键环节.本文综合考虑了比较器的传输延时、失调电压等因素,分析了前置放大器和比较锁存电路的结构,在此基础上设计了一个基于CSMC 0.6 μm CMOS工艺、适合于高速ADC的高速电压比较器.仿真结果表明:比较器工作频率为300 MHz以上,工作电流约为3.3 mA,上升延时为993 ps,下降延时为932 ps,失调电压约为7.46 mV.该比较器可以在高速模数转换电路中应用.     

宽输入共模范围电压比较器的设计

当输入信号的共模值超过或者接近电源电压时,传统的电压比较器就会出现不足,因此有必要设计新的比较器来实现对高共模信号的检测.采用了共栅差分输入级,极大地增加了输入共模信号的范围.基于此输入级设计了两个电压比较器,一个在锂电池充电电路中实现了对电池和电源电压的监控,另一个响应速度快.CSMC 0.6 μm CMOS工艺的仿真结果表明,前者能简便的实现输入失调和迟滞控制功能,静态电流仅为1.2 μA;后者在单电源5 V下输入共模范围是1.3～15 V,在10 mV的过驱动电压下,延时为11 ns,静态工作电流为91 μA.     

低延迟低电压电流比较器

设计了一种基于改进共源共栅电流镜的CMOS电流比较器,该比较器在1 V电压且电压误差±10%的状态下都正常工作,同时改进后的结构能够在低电压下取得较低的比较延迟。电路的输入级将输入的电流信号转化为电压信号,电平移位级的引入使该结构能够正常工作在不同的工艺角和温度下,然后通过放大器和反相器得到轨对轨输出电压。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺进行了版图设计,并使用SPECTRE软件在不同工艺角、温度和电源电压下对电路进行了仿真。结果表明,该电路在TT工艺角下的比较精度为100 nA,平均功耗为85.53μW,延迟为2.55 ns,适合应用于高精度、低功耗电流型集成电路中。     

带延时功能的微波自动报警系统的设计

设计了一个由微波发射器、555定时器、电压比较器和继电器组成的具有延时功能的自动报警器。该报警器由微波探头检测活动物体,将波动的电磁场信号转化为波动的电压信号后输出给电压比较器,电压比较器比较后的高电平触发555定时器工作,经过延时后的信号触发继电器报警。该报警系统克服了一般报警器容易出现的漏报警现象和其他微波报警器容易受外界电磁场的干扰所引起的误报警的缺点,很好地解决了报警系统的灵敏性与可靠性之间的矛盾。     

一种低延时、低功耗电压比较器

设计了一种用于大动态范围CMOS图像传感器的OTA(运算跨导放大器)低功耗、低延时电压比较器.该电压比较器以标准OTA电路为基础,使用了非对称的拓扑结构.用0.6 μm DPDM标准数字CMOS工艺参数仿真,在3.3 V供电电源下,功耗2.0 μw,电路最小延时9 ns.将该电压比较器应用到大动态范围图像传感器读出电路中,实现了预期目标.     

一种低延时低功耗PWM比较器电路设计

设计了一种基于HHGrace 0.35μm BCD工艺的低延时低功耗电压型静态脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM）比较器,主要应用于高频低功耗的开关电源系统。设计中包含动态尾电流源和改进型正反馈放大器,以改进传统跨导放大器（Operational Transconductance Amplifier, OTA）型比较器高延迟和高功耗等问题。仿真结果表明：在1.2～5.0 V供电电压范围内稳定工作,最大上升沿延时35 ns,最大下降沿延时41 ns,支持6 MHz开关频率的系统,比较精度8 mV,失调电压439μV,静态功耗仅为2.5μA(1.2 V供电)和4.4μA(5.0 V供电)。     

一种高速低功耗动态比较器设计

提出了一种应用于最小能量追踪系统的改进型高速低功耗动态比较器。通过在锁存比较器中引入额外的正反馈,使得动态比较器具有响应速度更快、功耗更小的优点,同时电路规模与版图面积基本保持不变。基于65 nm CMOS工艺的HSPICE仿真显示,所提出的动态比较器在输入电压差为1 mV时,传输延迟仅为1.82 ns,较未改进之前的3.57 ns,传输延迟大幅度减小。