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.     

一种新型超宽共模输入范围放大器设计

在分析传统CMOS宽共模输入级结构基础上,设计了一种新型CMOS电路结构实现超宽共模输入范围(ICMR)的运算放大器。此设计通过提取输入共模电平与参考共模电平比较放大,反馈到输入信号端,使信号在放大前共模电平趋近参考共模电平,可扩大输入共模电平范围,并有利于OP core性能保持稳定。电路采用TSMC 0.13μm CMOS工艺进行设计,利用Cadence仿真,结果表明:在3.3 V电源电压下,输入共模范围为-1.5 V～4.8 V,开环增益为74 dB,单位增益带宽为11.4MHz,相位裕度为74°。     

新型高速低功耗CMOS预放大锁存比较器

基于预放大锁存快速比较理论,提出了一种新型高速低功耗CMOS比较器的电路拓扑。采用典型的0.35μm/3.3 V硅CMOS工艺模型,用Cadence软件进行模拟仿真,比较器延迟时间为231 ps,比优化前降低了235 ps;其回馈噪声对输入信号和电阻串参考电压产生的毛刺峰值分别为6.35 mV和1.57 mV;电路功耗118.6μW。运用该结构的比较器具有快速过驱动恢复能力,大幅度提高了比较器的速度;能有效抑制其回馈噪声,功耗低,可用于高速低功耗A/D转换器模块的设计。     

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.     

高速低功耗钟控比较器的设计

在分析各种比较器的基础上,设计了一种高速低功耗的钟控比较器,着重优化了比较器的速度和功耗.在SMIC 0.35μm n阱CMOS工艺条件下,采用Cadence Spectre对电路进行了模拟.结果表明,比较器的最高工作频率为200 MHz,精度为0.3 mV,在3.3 V的电源电压下,功耗仅为0.4 mW.     

一种D类功放中0.5 μm CMOS轨到轨比较器设计

文章设计了一种D类功放中的轨到轨比较器电路。相比于传统的比较器电路,该设计解决了共模信号输入范围大时性能不稳定的问题。仿真表明该比较器电路在-40～125℃和各种工艺角条件下,共模输入电压范围最大可以达到0～5.5V。在125℃高温和5.5V高压条件下,平均工作电流约为0.5mA,性能指标接近并部分超过一些商用芯片。该芯片已经通过0.5μm CMOS工艺流片验证,测试效果良好。     

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0.2-mV 20-MHz 600-μW比较器

提出了一种低功耗中速高精度比较器。比较器采用3级前置放大器加锁存器的多级结构,应用失调校准技术,用于一个电压2.5 V、速度1 MS/s、精度12位的逐次逼近型A/D转换器。该比较器采用UMC 0.18μm混合模式3.3 V CMOS工艺设计制造。仿真结果表明,在2.5 V电压下,速度可以达到20 MHz,准确比较0.2 mV电压,并能有效校准20 mV输入失调,功耗仅为600μW,版图面积为620μm×190μm。     

一种新型大动态范围CMOS图像传感器

提出了一种具有新型像素结构的大动态范围CMOS图像传感器,通过调整单个像素的积分时间来自适应不同的局部光照情况,从而有效提高动态范围。设计了一种低延时、低功耗、结构简单的新型pixel级电压比较器及基于可逆计数器的时间-电压编码电路。采用0.6μm DPDM标准数字CMOS工艺参数对大动态范围像素单元电路进行仿真,积分电容电压Vcint与光电流呈良好的线性关系,其动态范围可达126dB。在3.3V供电电压下,单个像元功耗为2.1μW。     

一种滞回比较器设计

比较器广泛应用于模拟信号到数字信号的转换过程中,在模-数转换过程中,对输入进行采样后的信号通过比较器以决定模拟信号的数字量。滞回比较器也叫迟滞比较器,以其优越的抗噪声能力在比较器中占有重要地位。描述一种滞回比较器,使用少量元件节省成本,滞回电压阈值设计灵活,同时用P管作差分输入管,有较高的共模输入范围,转换速率快。使用0.18μm CMOS工艺分别对转折点压差为200 m V的设计进行仿真,仿真结果与设计预期相符合。     

无功功率及其相关概念的深度理解

有功功率、无功功率、视在功率和功率因数是电工学中非常重要的基本概念,贯穿电气工程专业课程体系的始终。一些本科教材体系中存在着对这些概念——特别是无功功率概念的模糊引导,导致歧义产生。典型的误解是把电源与负载间存在功率交换视为无功功率产生的必要条件。这种歧义影响了电气工程专业学生及其从业人员对这些概念的理解和应用。本文通过一些典型实例,深入阐释这些概念的内在含义,以期消除歧义,提高教学效果。     

电力市场环境下系统运行安全性的优化问题

保障合理的系统运行安全性有利于总体电价的降低。对于不同的市场体制,提出了基于社会效益最大化和在不影响电网公司用户经济利益前提下的电网公司效益最大化两种安全性优化方法的数学模型,并给出了一种简化实用算法。在新的辅助服务优化模型中,网络结构、运行方式、辅助服务价格、停电损失、切负荷赔偿价格及所考虑的安全性校验措施等因素均将对辅助服务的购买产生影响,从而影响系统运行的安全性。经仿真验证,该方法是可行的。     

有关无功负荷最优分配的一个常用算例的修正

本文讨论了"电力系统分析"课程中有关无功功率最优分配的一个常用算例,指出了目前解析中的问题,并作了修正.由于系统中没有平衡节点来补充线路中的有功损失,确定各发电机的有功出力时需要考虑有功网损的影响.分配无功负荷时应将无功平衡方程、有功平衡方程和等微增率准则建立的方程联立求解.计算结果显示,考虑了线路有功网损之后,能够同时满足有功功率平衡和无功功率平衡,无功负荷的最优分配与有功负荷的分配有关.     

选择性有源滤波器治理12脉波整流器的谐波

文章介绍12脉波整流器应用选择性有源滤波器抑制谐波电流和补偿无功,采用基于瞬时功率理论的谐波和无功电流检测方法。对有源滤波器和负荷系统进行仿真,并对仿真结果进行详细分析。仿真结果表明：基于瞬时功率理论的谐波和无功电流检测方法可以准确、实时地检测出三相电流中的任意次谐波及无功电流,有源滤波器抑制11次和13次谐波电流,并补偿无功。     

一种新的关于风光互补发电IGBT逆变系统的设计

节能和环保已成为当今世界的两大主题。利用风能、太阳能发电是对两种最为理想、无污染的绿色再生资源的利用,目前已成为开发研究的一项重大课题。而如何解决好风能、太阳能、柴油机互补发电系统中的匹配问题是此课题的关键。文章介绍了在DSP微处理器的控制下,一种新的方法实现风机充电控制、太阳能充电控制、柴油机发电控制与逆变系统的结合,实现了系统的优化控制。     

SoC设计中的低功耗策略

低功耗设计已经成为片上系统(SoC)设计的主题.当今的设计已经从过去的性能、面积二维目标转变为性能、面积和功耗的三维目标.本文深入探讨了片上系统设计中的低功耗设计策略,在晶体管和逻辑门级、寄存器传输级和系统结构级各设计抽象层次上阐述了低功耗设计所面临的问题,并给出了各级的低功耗优化策略.     

卫星移动通信终端的低功耗设计

低功耗设计是电子产品设计的重要环节,特别是对工作在野外环境的卫星移动通信手持终端类产品而言,低功耗设计是延长终端待机时间和使用寿命的重要途径。在对通信产品整机及各类组成单元功耗产生原理分析的基础上,分别从整机、单元电路、主要元器件及FPGA代码设计等几个方面入手,讨论了采用通用元器件设计的卫星通信终端的低功耗设计方法,并给出了改进设计后的低功耗设计效果。     

采用pq瞬时功率理论的三相电压源变换器的研究

瞬时有功和无功功率理论,即Pq瞬时功率理论,得到了广泛的研究和实际应用。本文基于pq瞬时功率理论,分析了三相有源电力滤波器三种主要控制策略的工作原理,包括瞬时功率恒定策略、电流波形正弦策略、广义Fryze电流控制策略,另外简要分析了三相有源电力滤波器的另一种同步功率传输控制策略,并在三相供电电压平衡和对称的条件下,将pq瞬时功率理论应用到三相电压源PWM整流器中,采用MATLAB/SIMULINK进行较为深入的仿真分析,获得了非常满意的结果。结果表明,相比平均功率理论,采用pq瞬时功率理论,三相电压源变换器具有响应快、控制简单等优点。     

相量变换在正弦电路功率分析中的应用

本文介绍了相量变换原理及其在正弦电路功率分析中的应用.基于复功率等于电压相量与电流相量共轭积的定义,得出了复功率与有功功率和无功功率的关系;建立了有功功率、无功功率、复功率及复交流功率与瞬时功率的关系,进而仅基于瞬时功率的守恒性便证明了上述功率也满足守恒性.由于这些功率守恒性的证明不需要特勒根定理为基础,因而有助于学生在学习特勒根定理之前理解交流电路功率的守恒性.     

基于交流电路中功率因数的分析

在交流电路中,把电源所供给的有功功率与电源的视在功率之比称为功率因数即cosφ(电压电流相位差的余弦)。交流电路中的功率因数并非在任何情况下都是cosφ;以整流电路为例,列举几个电路实例,详细地推导出计算有功功率,视在功率及cosφ的正确表达式,并说明其物理意义。