低电压∑-△调制器关键技术及设计实例

介绍了低电压开关电容∑-△调制器的实现难点及解决方案,并设计了一种1V工作电压的∑-△调制器。在0．18μm CMOS工艺下,该∑-△调制器采样频率为6．25MHz,过采样比为156,信号带宽为20kHz;在输入信号为5．149kHz时,仿真得到∑-△调制器的峰值信号噪声失真比达到102dB,功耗约为5mW。     

应用于∑△ ADC的带隙基准源的设计

基于标准n阱0.6μm CMOS工艺条件,设计了一种用于高阶∑△ADC的基准源结构.该电路在传统带隙基准电路的基础上,采用三个纵向晶体管串联的形式减小运放输入失调电压对基准电压的影响同时采用高增益运放来降低基准电流的失配.另外设计了启动电路以确保基准电路能正常工作.仿真结果表明此电路电源抑制比为73 dB,温度系数为9.6×10-6/℃.经过对系统的分析与验证,该电路完全满足高阶∑△ADC对其性能的要求.     

1.8V音频∑△调制器的设计

介绍了一种适用于语音信号处理的16位24 kHz ∑△调制器.该电路采用单环三阶单比特量化形式,利用Matlab优化调制器系数.电路采用SIMC 0.18μm CMOS工艺实现,通过Cadence/Spectre仿真器进行仿真.仿真结果显示,调制器在128倍过采样率时,带内信噪比达到107 dB,满足设计要求.     

窄带射频接收系统中带通∑-△调制器的设计

设计了一种适用于无线窄带射频接收系统的带通∑-△调制器，并将其成功集成于一个无线射频收发芯片之中。该调制器采用0．35μm CMOS工艺实现，采用斩波-稳零，动态元件匹配，以及正交采样等技术，提高系统的信噪比，并解决通道间失配的问题。模拟结果表明，该电路在30kHz带宽内，信噪比为83．4dB，而两个通道消耗的总电流仅为1mA。     

A 16 bit Stereo Audio ΣΔ A/D Converter

提出了一种16位立体声音频新型稳定的5阶∑△A/D转换器.该转换器由开关电容∑△调制器、抽取滤波器和带隙基准电路构成.提出了一种新的稳定高阶调制器的方法和一种新的梳状滤波器.采用0.5μm 5V CMOS工艺实现∑△A/D转换器.∑△A/D转换器可以得到96dB的峰值SNR,动态范围为96dB.整个芯片面积只有4.1mm×2.4mm,功耗为90mW.     

一种16位音频∑△ A/D转换器

提出了一种16位立体声音频新型稳定的5阶∑△A/D转换器.该转换器由开关电容∑△调制器、抽取滤波器和带隙基准电路构成.提出了一种新的稳定高阶调制器的方法和一种新的梳状滤波器.采用0.5μm 5V CMOS工艺实现∑△A/D转换器.∑△A/D转换器可以得到96dB的峰值SNR,动态范围为96dB.整个芯片面积只有4.1mm×2.4mm,功耗为90mW.     

一种红外焦平面片上模数转换电路的设计

文章介绍了一种基于一阶Sigma-Delta（∑-△）过采样算法的红外焦平面片上模数转换电路的设计。片上模数转换电路是红外焦平面CMOS数字读出电路芯片的关键,需要综合考虑芯片的功耗、面积和速度要求来选择实现算法。文中首先回顾了红外焦平面片上模数转换电路的研究发展,然后阐述了一阶∑-△过采样ADC算法的原理,详细分析了实现算法的一种调制器电路结构和数字抽取滤波器结构,最后给出了一阶∑-△过采样ADC电路的仿真结果,显示精度10位,调制器模拟电路功耗约为15μw,并进行了误差分析。     

有15兆赫时钟速率的12位∑-△A/D转换器

本文介绍了一种∑-△A/D转换器,它可达12位的积分和微分线性度,以 及大约13位的分辨率而无需修正。基带宽度为120千赫,其第一个滤波器极点在60千赫上。时钟速率为15兆赫,只须一个5伏电源。电路采用3μm最小特征尺寸的P阱CMOS技术。与现有已经发表的∑-△调制器相比,其输入信号 频率和时钟速率范围均要高一个数量级。为了取得这样高的增长,发展了一种 采用双向电流源的新型积分电路原理。电路完全是配套的,只需一个15兆赫的 晶体和一个隔直电容器作为外部元件。这种转换器被当作数字回波对消电路的模拟前端加以研究,以便适用于集成业务数字网络(ISDN)。     

功耗及信噪比双重约束下∑△模数调制器积分器优化

针对前馈级联∑△模数调制器结构,详细分析了调制器信噪比及功耗与Class-A类运算放大器构成的各级积分器等效输入噪声功率及功耗间相互关系,并在此基础上提出对于给定调制器信噪比及功耗双重约束的前馈级联∑△模数调制器各级积分器参数参考值的优化选取,包括:采样电容、开关导通电阻、输入晶体管宽长比等,从而有利于低功耗高精度∑△模数调制器设计者确定满足给定功耗和信噪比双重约束的∑△模数调制器优化设计方案,指导晶体管级电路设计,缩短设计周期.     

高精度开关电流存储单元的设计

基于0.18-μm 1.8 V CMOS标准工艺,设计了一个高精度开关电流存储单元.通过设置存储晶体管工作于线性区,并结合虚拟开关等技术,降低了由阈值电压失配和时钟馈通所产生的谐波失真,有效消除了增益误差和漂移误差.利用Spectre仿真器,对版图进行后仿真验证.当输入信号频率为200 kHz、幅度为5μA、采样频率为5 MHz时,误差仅为0.5％,输入信号幅度低至1μA时,误差依然低于1％.仿真结果表明,电路具有高精度,可作为滤波器、∑-△调制器等系统的基本模块.     

一种用于驻极体麦克风的CT-SC ∑-△调制器

传统的模拟麦克风由于自身抗干扰能力差,很难满足新一代音频系统对输入端的要求,文章提出了一种用于数字麦克风的CT-SC∑-△调制器技术,将CT积分器和SC积分器结合在一个∑-△调制器中,可以与驻极体麦克风进行无缝连接,能够将麦克风产生模拟信号直接转换成后续数字设计平台所需的数字信号.测试结果表明,CT-SC∑-△调制器动态范围达到88 dB,等效输入参考噪声为5 μV,正常工作功耗为540 μw,休眠模式下消耗电流不超过10μA;与传统模拟麦克风相比,CT-SC∑-△调制器构成的数字麦克风可以提供更好的信噪比、更高的集成度、更低的功耗和更强的抗干扰能力.     

一种具有±0.5℃精度的CMOS数字温度传感器

该文设计了一种基于0.35μm CMOS工艺的采用双极型晶体管作为感温元件的数字温度传感器.该温度传感器主要由正温度系数电流产生电路、负温度系数电流产生电路、一阶连续时间Σ-Δ调制器、计数器和I2C总线接口等模块组成.为提高温度传感器的测量精度,该文深入分析了在不采用校准技术的情况下工艺漂移对温度传感器精度的影响,并在...     

一种极低噪声高增益微波单片低噪声放大器

报道了一种用于卫星通讯系统,基于0.5μm栅长增强型赝配高电子迁移率晶体管的两级级联微波单片低噪声放大器.采用集总参数元件来缩小电路面积进而在整个芯片内完成阻抗匹配.在50Ω端口测试条件下,该低噪声放大器在3.5～4.3GHz频率范围内,噪声系数小于0.9dB,增益大于26dB,回波损耗小于-10dB.这是至今为止报道的增益高于20dB的低噪声放大器中具有最小噪声系数的微波单片低噪声放大器,它主要归因于采用具有优异噪声性能的增强型赝配高电子迁移率晶体管以及本文提出的源极串联电感结合漏极应用一个小的稳定电阻来减小输入匹配网络寄生电阻的电路结构.     

一种极低噪声高增益微波单片低噪声放大器

报道了一种用于卫星通讯系统,基于0.5μm栅长增强型赝配高电子迁移率晶体管的两级级联微波单片低噪声放大器.采用集总参数元件来缩小电路面积进而在整个芯片内完成阻抗匹配.在50Ω端口测试条件下,该低噪声放大器在3.5～4.3GHz频率范围内,噪声系数小于0.9dB,增益大于26dB,回波损耗小于-10dB.这是至今为止报道的增益高于20dB的低噪声放大器中具有最小噪声系数的微波单片低噪声放大器,它主要归因于采用具有优异噪声性能的增强型赝配高电子迁移率晶体管以及本文提出的源极串联电感结合漏极应用一个小的稳定电阻来减小输入匹配网络寄生电阻的电路结构.     

一种5阶1位∑-△调制器的设计

提出了一种稳定的5阶∑-△调制器的设计与调试方法.电路采用5阶级联结构,主要用CMOS开关电容技术实现,文章重点放在调制器结构的设计及几种防止系统发散和改进性能的途径上.模拟实验表明,经过改进的系统有较好的性能.     

基于开关电容技术的∑△调制器的设计

基于0.18μm标准CMOS工艺,设计并实现了一个单环三阶开关电容∑△调制器.电路采用具有加权前馈求和网络的积分器级联型拓扑结构,采用优化的具有正反馈的单级A类OTA来降低功耗.在设计中,采用电流优化技术来降低运算跨导放大器(OTA)的功耗.∑△调制器的过采样率为128,时钟频率为6.144 MHz,信号带宽为24 k...     

高阶模拟∑-△调制器设计研究

在简要介绍高阶1位量化∑-△A/D转换器基本原理的基础上,分析了∑-△调制器的噪声特性;介绍了传统线性模型下的噪声传递函数的设计方法.同时,结合实际高阶模拟∑-△调制器的开关电容实现电路,重点对影响调制器性能的非理想因素进行了详细分析,并采用程序建模仿真的方法指导电路设计.与传统设计方法的结果对比表明,文中的方法可以为电路设计提供更加可靠的依据.     

一种基于RTD和HEMT的单片集成逻辑电路

介绍了一种基于共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)的单片集成电路.采用分子束外延技术在GaAs底层上重叠生长了RTD和HEMT结构.RTD室温下的峰谷电流比为5.2∶1,峰值电流密度为22.5kA/cm2.HEMT采用1μm栅长,阈值电压为-1V.设计电路称为单稳态-双稳态转换逻辑单元(MOBILE).实验结果显示了该电路逻辑运行成功,运行频率可达2GHz以上.     

一种基于RTD和HEMT的单片集成逻辑电路

介绍了一种基于共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)的单片集成电路.采用分子束外延技术在GaAs底层上重叠生长了RTD和HEMT结构.RTD室温下的峰谷电流比为5.2∶1,峰值电流密度为22.5kA/cm2.HEMT采用1μm栅长,阈值电压为-1V.设计电路称为单稳态-双稳态转换逻辑单元(MOBILE).实验结果显示了该电路逻辑运行成功,运行频率可达2GHz以上.     

一种2阶前馈方式∑-△调制器

详细论述了∑-△调制器的工作原理,在此基础上设计了一种2阶前馈方式∑-△调制器.分析了系统函数以及零极点的分布情况,确认了系统稳定性、信噪比、无杂散动态范围、有效位数等系统特性.采用行为级建模与仿真,验证了设计的正确性.性能测试表明,芯片的ADC通路可以很好地实现模拟信号向数字信号的转换,保证了电路的可靠性.