一种Q值高且可独立调节的新型宽带有源电感

基于回转器原理,提出了一种可在较宽频带内工作、具有大电感值和高Q值、Q值相对于电感值可以独立调节的新型有源电感。在回转器的负跨导器中,引入了调制MOS管。一方面,增加了一个新的回转通路,进而增加了回转次数,实现了大电感值。另一方面,创建了一个反馈支路,减小了等效串联电阻,实现了高Q值。将为正跨导器提供偏置的电流源与负跨导器交叉耦合连接,形成负阻结构,增大了等效并联电阻,进一步提高Q值。在有源电感的输入端串接小尺寸MOS管,减小了等效输入电容,实现了高的谐振频率和宽的工作频带。对有源电感进行验证,结果表明,Q峰值可高达1 996,电感峰值可高达54 nH,工作频带为0~12 GHz。协同调节有源电感的两个外部偏置电压时,实现了Q值相对于电感值的独立调节。Q值峰值从52到995大幅度变化时,电感峰值的变化幅度仅为5.3%。     

一种电感值可独立调节的低噪声有源电感

基于回转器-电容原理,联合采用回转电容、可调反馈电阻、补偿电容和噪声抵消支路,提出了一种电感值相对于Q值可独立调节的低噪声有源电感。通过改变正-负跨导器之间的回转电容值来实现电感值的调节。因调节电感值而引起的Q值变化,可通过调节正-负跨导器之间的可调反馈电阻值和伪差分对之间的补偿电容值来共同补偿,从而实现电感值相对于Q值的独立调节。通过噪声抵消支路来降低有源电感的噪声。对该有源电感的性能验证表明,协同调节3个外部偏置电压,可实现电感值相对于Q值的独立调节,在电感峰值变化幅度为175.49%时,Q值的峰值变化幅度仅为4.88%。在0~6 GHz内,有源电感的输入参考噪声电流均小于45 pA·Hz-1/2,噪声较低。     

一种高增益且可调谐的1~3 GHz宽带LNA

提出了一种增益高且增益可调谐的1~3 GHz宽带低噪声放大器(HTG-LNA)。在输入级,采用带有RC串联负反馈的共基-共射电流镜结构,实现了良好的输入匹配,并提高了电路的稳定性;在中间级,采用以有源电感作为负载的共基-共射达林顿电路结构,在保证宽带的同时实现了较高的增益与增益的可调谐;在输出级,采用带有电流镜的射极跟随器结构,获得了较大的输出功率和良好的输出匹配。基于稳懋0.2 μm GaAs HBT工艺进行验证,结果表明,该HTG-LNA的电压增益大于37 dB,最高可达50.7 dB;功率增益大于37.4 dB,最高可达51 dB;最大增益可调谐幅度为2.2 dB;输入回波损耗小于-7.11 dB;输出回波损耗小于-11.97 dB;噪声系数小于3.23 dB;稳定因子大于5.61;在5 V工作电压下,静态功耗小于65 mW。     

一种低压低功耗有源电感

提出了一种低压低功耗有源电感(LVLPAI)。它由新型正跨导器、负跨导器以及电平转换模块构成。其中,电平转换模块与新型正跨导器的输入端和负跨导器的输出端连接,同时,新型正跨导器采用了PMOS晶体管,并将栅极和衬底短接,最终使得有源电感可在低压下工作,且在不同频率下具有低的功耗。基于0.18 μm RF CMOS工艺进行性能验证,并与传统AI进行对比。结果表明,LVLPAI和传统AI比较,在1.5 GHz、2.7 GHz、4.4 GHz这三个频率处分别取得三个电感值3 326 nH、1 403 nH、782 nH的条件下,前者和后者的工作电压分别为0.8 V、1 V、1.2 V和1.5 V、1.6 V和1.7 V,分别下降了46.7%、37.5%、29.4%;功耗分别为0.08 mW、0.25 mW、0.53 mW和0.14 mW、0.31 mW、0.62 mW,分别下降了42.9%、19.4%、14.5%。     

一种高Q值且频带可独立调谐的差分有源电感

设计了一种高Q值、频带可独立调谐的新型差分有源电感。采用多重共源-共栅调制结构,使有源电感具有小的等效串联电阻和高的Q值。采用多重共源负反馈结构,使有源电感具有小的等效并联电容、高的自谐振频率和宽的工作频带。通过对正跨导器跨导的调谐来实现对工作频带的调谐,同时,对负跨导器中共源管的跨导进行调谐,补偿因调谐工作频带而对Q值带来的影响,从而实现频带相对于Q值的独立调谐。对该新型差分有源电感进行性能验证,结果表明, 5.9 GHz时,有源电感的Q值高达1 143,电感值可达154 nH。工作频带在6.1~7.7 GHz之间调谐时,调谐范围可达26.2%,而Q值峰值在1 162~1 120之间变化,变化范围仅为3.6%。     

采用可调谐有源电感的多频段低噪声放大器

设计了一种采用可调谐有源电感(TAI)的多频段低噪声放大器(MBLNA).在放大级中,由电感值及Q值可多重调谐的TAI与电容值可调谐的变容二极管构成选频网络,并结合共射-共基放大电路,实现对不同频段信号进行选择放大.输入级采用带有输入串联电感与发射极电感负反馈的共射放大电路,实现了 MBLNA输入阻抗的宽带匹配.输出级...     

一种Q-频率特性增强的低噪声压控有源电感

提出了一种Q-频率特性增强的低噪声压控有源电感(VCAI),电路主要由双反馈回路、前馈支路及两个电流镜共四个模块构成。其中,双反馈回路一方面用于构成回转器以实现电感特性,另一方面用于产生负阻以提高Q值,并为其配置两个调控端以实现对Q值和电感值的调节;而两个电流镜也配置了两个外部调控端,用来改变电路直流偏置以进一步对Q值和电感值进行调节;前馈支路与回转器的正跨导器相连,以改善VCAI的噪声。最终,通过四个模块相互配合以及四个调控端的协同调控,使得VCAI的Q-频率特性得到增强,即不但在同一频率下Q峰值可以相对于电感值独立调节,而且在不同频率下Q峰值可以基本保持不变,还具有低的噪声。验证结果表明,在3 GHz频率下,Q峰值可从135大范围调节到1 132,而电感值仅从43.50 nH到43.89 nH范围内微弱变化;在2 GHz、3.4 GHz和5 GHz不同频率下,Q峰值分别为682、659和635,变化率仅为6.8%;在1 GHz下,VCAI的输入参考噪声电压为3.2 nV/Hz,相比于未加入前馈支路的9.2 nV/Hz降低了6 nV/Hz。     

一种负荷可调节的运动追踪系统设计

针对人体运动目标的实时监控,文中设计了一种负荷可调节的运动追踪系统。首先在系统软件设计时简要划分图像采集、目标检测、目标标定、目标追踪四个步骤,并预设两个配置点,配置点前的任务由嵌入式系统完成,其余任务由计算机完成。追踪系统通过自主调节配置点,使嵌入式系统和计算机充分发挥各自优势达到均匀负荷,并同时将三帧图像拼接成宽视野监控图,实现对目标的续接追踪。实验结果表明该追踪系统可以实现多目标宽视野的追踪,提高了系统资源的利用率和系统性能,增强了实时性和稳定性。     

一种连续可调节的LDO限流保护电路

分析传统LDO线性稳压器限流保护电路的优缺点,提出了一种连续可调节的LDO限流保护电路,该电路可根据LDO线性稳压器工作在不同输入-输出电压条件下,调节片外的限流电阻改变极限电流的大小,实现LDO限流保护电路的限流阈值连续可调。采用SMIC 0.18μm CMOS工艺模型进行电路仿真,LDO在1.8~5.0V输入电压下,输出1.2~4.5V范围内,实现了输出电流阈值从143mA到2A的连续可调节的限流保护电路。经过流片测试结果表明,此可调节限流电路简单可行,可适用于各类LDO限流保护电路中。     

一种带振幅调节的晶体振荡器

设计了一种带振幅控制的晶体振荡器,用于32 768 Hz的实时时钟.振幅调节环采用源接地振荡器形式来得到高的频率稳定性和低的功耗.使用MOS管电阻有效的减小了版图面积.电路在0.35 μm、5 V CMOS工艺上实现,仿真和测试结果都能满足设计要求.     

CMOS多频带低噪声放大器设计

提出了一种多频带低噪声放大器的设计方法,可用于集成多个频段于一部终端的通讯设备.它不同于以往的电路结构,而是由共栅极作为输入,与一个共源极MOS管构成两级放大器,并通过使用2 bit的控制信号控制电路中的MOS开关,以调节电路工作在900 MHz、1.7 GHz和2.4 GHz等三个不同的频带.电路使用先进的90nm工艺库进行仿真,结果显示各频带的增益均大于16 dB,噪声系数小于1.7 dB,三阶交调点IIP_3和1 dB增益压缩点分别大于-2.5 dBm和-15.5 dBm,电路同时具备了扩展并包含更多频带的能力.     

低噪声功率放大器设计

设计了一种满足全双工通信模式的功率放大器。重点介绍了降低输出噪声的设计方法,对分析指标进行了计算;同时对功率放大器热保护电路进行描述;最后给出了测试结果,满足了设计指标要求。该功率放大器已应用于某全双工通信设备且工作良好。     

一种低功耗双频段低噪声放大器

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计并实现了一种双频段低噪声放大器(DB-LNA)。在输入级中,采用了2个LC并联谐振网络串联结构,结合PMOS管的源极负反馈电感,实现了DB-LNA在双频段的输入阻抗匹配。在放大级中,采用CMOS互补共源放大结构和电流复用技术,在提高系统增益的同时,实现了DB-LNA的低功耗。在输出级中,采用NMOS晶体管作电流源的源跟随器,对信号电压进行缓冲,实现了输出阻抗匹配。利用ADS进行仿真验证,结果表明,该低噪声放大器在1.9 GHz和2.4 GHz 2个工作频段下,其增益(S₂₁)分别为26.69 dB和20.12 dB;输入回波损耗(S₁₁)分别为-15.45 dB和-15.38 dB;输出回波损耗(S₂₂)分别为-16.73 dB和-20.63 dB;噪声系数(NF)分别为2.02 dB和1.77 dB;在3.5 V的工作电压下,静态功耗仅有9.24 mW。     

一种低功耗宽带低噪声放大器

设计了一种应用于无线传感网的低功耗宽带低噪声放大器。通过使用电容交叉耦合的共栅放大器结构来提高增益,同时实现宽带输入阻抗匹配。运用PMOS和NMOS层叠结构实现电流复用,降低了功耗。该低噪声放大器采用0.18 μm SMIC CMOS工艺设计。后仿真结果表明,该放大器在1.8 V电源供电下的功耗仅为0.712 mW,在3 dB带宽0.043~1.493 GHz范围内的峰值增益为20.44 dB,最小噪声系数为4.024 dB,输入3阶交调点为-3.73 dBm。     

基于CMOS工艺的一种低功耗高增益低噪声放大器

采用0.18μm CMOS工艺,两级共源结构实现了低功耗高增益的低噪声放大器设计。共源结构的级联采用电流共享技术,从而达到低功耗的目的。电路的输入端采用源极电感负反馈实现50Ω阻抗匹配,同时两级共源电路之间通过串联谐振相级联。该LNA工作在5.2 GHz,1.8 V电源电压,能提供20 dB的增益(S21为20 dB),而噪声系数为1.9 dB,输入匹配较好,S11为-32 dB。     

低功耗CMOS低噪声放大器的设计

针对低功耗电路设计的需求,提出了一种低功耗约束下CMOS低噪声放大器的设计方法,并与传统的设计方法进行了对比。模拟结果表明,按照该方法基于0.18μm CMOS工艺设计的工作于1.58 GHz的低噪声放大器,在仅消耗1.9 mA电流的条件下,噪声指数小于1 dB。     

一种2.4 GHz低功耗可变增益低噪声放大器

设计了一种工作频率为2.4 GHz的低功耗可变增益低噪声放大器。针对不同的增益模式,采用不同的设计方法来满足不同的性能要求。在高增益模式下,通过理论分析,提出了一种新的定功耗约束条件下的噪声优化方法,考虑了栅匹配电感的损耗和输入端口的各种寄生效应,给出了简明而有效的设计公式和设计过程。在低增益模式下,提出了一种改进线性度的方法。采用TSMC 0.18 μm CMOS RF工艺进行了设计。后仿真结果表明,在功耗为1.8 mW时,最高增益为35 dB,对应的噪声系数为1.96 dB;最低增益为5 dB,对应的输入3阶交调点为3.2 dBm。     

一种低功耗低噪声仪表放大器的设计

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种用于电生理信号监测的低功耗、低噪声仪表放大器。采用两级放大结构和斩波技术,减小了低频闪烁噪声。引入波纹抑制负反馈环路,减小了斩波带来的波纹噪声。采用积分负反馈直流失调抑制(DCOC)环路,减小了电路的失调。采用自举技术,增大了电路的输入阻抗。该电路的功耗仅为600 nW,带内(0.5～500 Hz)噪声小于200 nV/Hz,CMRR大于105 dB,输入阻抗大于500 MΩ。     

环行器对低噪声放大器性能的改善

基于网络S参数理论,分析了环行器对低噪声放大器性能的影响。设计了一种工作在4.3~5.1GHz的微波晶体管低噪声放大器和铁氧体带线Y结环行器,数值仿真对比了环行器接入前后低噪声放大器的驻波比、稳定性和增益平坦度性能。结果显示接入环行器可以改善放大器的输入匹配,增加稳定性和提高增益平坦度,是一种提高低噪声放大器性能的有效方法。     

基于噪声抵消技术的超宽带低噪声放大器

实现了一款超宽带低噪声放大器( UWB LNA)。该UWB LNA由输入级、中间级和输出级组成。在输入级,采用两个共栅配置构成了噪声抵消技术,减少了噪声,在此结构基础上进一步采用了跨导增强技术,提高了增益。同时插入的电感Lin提高了LNA在宽带范围内的增益平坦度。中间级放大器,在漏极并联电感产生零点,提高了LNA的带宽。输出级为源极跟随器,较好实现了LNA的阻抗匹配。基于0.18μm TSMC CMOS工艺仿真验证表明,在4 GHz~10 GHz频带范围内,电压增益( S21)为(19.2±0.3)dB,噪声系数(NF)介于2.1 dB~2.4 dB之间,输入、输出反射系数(S11、S22)均小于-10 dB。在9 GHz时,输入三阶交调点(IIP3)达到-7 dBm。在1.8 V的电源电压下,功耗为28.6 mW。