一种0.2 mm210位50 MS/s流水线型模数转换器

设计了一款适用于无线通讯系统的3.3 V,10位50 MS/s流水线型模数转换器。减小面积和功耗是设计的核心。通过运放共享技术,减小了芯片功耗和面积;使用耗尽型MOS管改进的CMOS开关替代栅压自举开关,节省了开关面积;采用薄栅器件作为主运放的输入管,提高了运放带宽,减小了运放的面积和功耗;采用耗尽型MOS管设计辅助运放,减小了辅助运放的功耗。基于华虹NEC 0.13 μm 1P6M CMOS工艺,ADC核心版图面积仅为0.2 mm²,功耗为45 mW;在50 MHz采样频率,11 MHz输入信号下,SFDR达78 dB,SNDR达60.7 dB, 有效位数为9.8位。     

带新解调结构的UHF RFID标签低功耗模拟前端设计

基于ISO/IEC 18000-6C协议,对UHF无源电子标签模拟前端中的ASK解调电路、整流器、稳压电路等进行低功耗设计。解调电路中微分电路的加入扩大了解调电路工作范围,在解调电路近距离工作时,可以更有效地解调。整流电路采用了零阈值MOS管代替肖特基二极管,降低芯片成本。整流稳压电路可稳定地为芯片供电,供电电压2 V,建立时间仅为25μs。电路采用SMIC 0.18μm 2P4M CMOS工艺进行流片,芯片面积720μm×390μm。测试得到模拟前端整体工作电流仅2.4μA,标签工作距离大于7 m。     

一种超低温漂低功耗全CMOS基准电压源

提出了一种超低温漂、低功耗亚阈值全CMOS基准电压源。利用工作在亚阈值区的3.3 V MOS管与1.8 V MOS管的栅源电压差,产生具有负温度系数的ΔVTH和具有正温度系数的VT,经过相互调节,得到与温度无关的基准电压。采用了共源共栅电流镜,以降低电源抑制比(PSRR)和电压调整率。基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺对电路进行了仿真。仿真结果表明,在-22 ℃~142 ℃温度范围内,温度系数为2.8×10-6/℃;在1.3~3.3 V电源电压范围内,电压调整率为0.48%;频率为100 Hz时,PSRR为-62 dB;功耗仅为191 nW,芯片面积为0.005 mm²。     

一种新型高精度CMOS电压基准源

在分析MOS管电流电压的温度特性的基础上,基于对两个连接成二极管形式的对称NMOS管通以不同大小的PTAT电流,NMOS管的栅压将向不同方向变化这一原理,通过对这两个NMOS管的栅压进行相互补偿,设计了一种新型的CMOS基准电压源.电路采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺进行设计,基于BSIM3V3模型,利用Cadence的Spectre工具对电路进行仿真.结果表明:当电源电压VDD=1.2 V时,其温度系数仅为28×10-6/℃.     

一种高性能超低功耗亚阈值基准电压源

设计了一种超低功耗、无片上电阻、无双极型晶体管的基于CMOS亚阈值特性的基准电压源。采用Oguey电流源结构来减小静态电流,从而降低功耗,并加入工作于亚阈值区的运算放大器,在保证低功耗的前提下,显著提高了电源电压抑制比。采用1.8 V MOS管与3.3 V MOS管的阈值电压差进行温度补偿,使得输出电压具有超低温度系数。采用共源共栅电流镜以提高电源电压抑制比和电压调整率。电路基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行设计和仿真。仿真结果表明,在－30 ℃~125 ℃温度范围内,温漂系数为9.3×10－6/℃;电源电压为0.8~3.3 V时,电压调整率为0.16%,电源电压抑制比为－58.2 dB@100 Hz,电路功耗仅为109 nW,芯片面积为0.01 mm²。     

一种低功耗高PSRR CMOS基准电压源

提出了一种采用新颖负温漂系数电流源补偿结构的高性能基准电压源。利用工作在亚阈值区的两个MOS管的栅源电压差与工作在线性区的MOS管的漏电流关系,产生补偿电流,使输出电压对温度不敏感。提出的负温漂电流源结构没有使用传统大电阻,不仅保证了低功耗,还有效减小了芯片面积。采用共源共栅的电流源结构,提高了电源抑制比。基于TSMC 0.18 QUOTEμmμm CMOS工艺进行设计仿真。仿真结果表明,在-35 ℃~150 ℃范围内,温漂系数为8.3×10-6/℃。电源电压为1.3~3.3 V时,电压调整率为0.21%,电源抑制比为-81.2 dB@100 Hz,功耗仅为184.7 nW。芯片面积为0.006 mm²。     

无源RFID应答器的改进电荷泵设计

提出了一种适用于ISO/IEC 18000-6C标准的无源RFID(射频识别)应答器的改进电荷泵.该设计基于导通角的概念分析能量转化效率.整个结构包含主电荷泵和偏置电路,通过二极管连接的MOS管抑制负载来提升偏置电压,并调节偏置电压有效抑制反向漏电流,消除了传统电荷泵中的阈值损失.该电荷泵采用0.35μm CMOS工艺...     

CMOS超高频整流器

提出了一个适用于无源UHF RFID标签芯片的全CMOS整流器.整流器包括射频-直流转换电路、偏置电路、直流-直流转换电路和振荡器电路.整流器的工作频率范围是860～960 MHz.基于0.18μm,1p6m的标准数字CMOS工艺,设计并实现了无源UHF RFID标签芯片的整流器.该设计采用开关电容电路技术动态地消除了CMOS管开启电压的问题,在标准数字CMOS工艺下实现了高效率的超高频整流器.整流器的面积为180μm×140μm.当输入900MHz,-16dBm的射频信号时,整流器的输出电压为1.2V,启动时间为980μs.     

无源UHF RFID电子标签模拟前端设计

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的高性能无源UHF RFID电子标签模拟前端,在915MHz ISM频带下工作时其电流小于8μA.该模拟前端除天线外无外接元器件,通过肖特基二极管整流器从射频电磁场接收能量.该RFID模拟前端包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等.该芯片采用支持肖特基二极管和EEPROM的Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺进行流片,读取距离大于3m,芯片面积为300μm×720μm.     

CMOS超高频整流器

提出了一个适用于无源UHF RFID标签芯片的全CMOS整流器.整流器包括射频-直流转换电路、偏置电路、直流-直流转换电路和振荡器电路.整流器的工作频率范围是860～960 MHz.基于0.18μm,1p6m的标准数字CMOS工艺,设计并实现了无源UHF RFID标签芯片的整流器.该设计采用开关电容电路技术动态地消除了CMOS管开启电压的问题,在标准数字CMOS工艺下实现了高效率的超高频整流器.整流器的面积为180μm×140μm.当输入900MHz,-16dBm的射频信号时,整流器的输出电压为1.2V,启动时间为980μs.     

基于共振隧穿二极管的TSRAM设计

介绍了基于共振隧穿二极管的隧穿静态随机存储器的单元结构和原理.讨论了n MOS,p MOS和CMOS作为单元里的选中管的特点,综合考虑面积和功耗后,发现n MOS是选中管的最佳选择.设计了基于RTD的TSRAM系统结构.模拟显示了这种新型存储器具有高集成度、高速和低功耗的优势.     

一种新型的高效率RF-DC整流器设计

设计了一款能产生高输出电压的新型交叉耦合RF-DC整流器。为了最大化输出电压,该整流器在每个充电路径中仅经过一个MOS开关管,降低了串联损耗。采用SMIC 0.18 μm双阱CMOS工艺仿真模型模拟,在输入射频功率-13.52 dBm时,输出电压为1.66 V,转换效率达62%。     

CMOS LC VCO中交叉耦合MOS管的结构和特点

在近年来的文献报道中,CMOS LC VCO中交叉耦合MOS管的电路结构变化多端.在不同的设计中,MOS管的类型、数目和连接方式有很多不同的结构.从其基本结构出发总结这些结构,就不同结构MOS管电路对振荡器性能做了简要分析.着重介绍了近年来在理论认识,低电压、低相位噪声和宽频率覆盖设计方面所做的努力.     

温度补偿的30nA CMOS电流源及在LDO中的应用

设计了一种新型的用于低功耗LDO线性稳压器的CMOS高精度参考电流源.通过亚阈值设计方法得到30nA与电源电压无关的基准电流.利用MOS管寄生二极管反向电流的高温特性,对各支路的镜像电流进行了温度补偿,在-40～130℃范围内的30nA的基准电流精度从±1.5nA提高到±0.9nA.用这种参考电流源设计的LDO的静态电流在-40～130℃范围时减小到4μA.用Cadence公司的Spectre软件以及CSMC的0.5μm CMOS混合信号模型对电路进行了仿真与芯片设计.芯片测试结果验证了以上设计.     

温度补偿的30nA CMOS电流源及在LDO中的应用

设计了一种新型的用于低功耗LDO线性稳压器的CMOS高精度参考电流源.通过亚阈值设计方法得到30nA与电源电压无关的基准电流.利用MOS管寄生二极管反向电流的高温特性,对各支路的镜像电流进行了温度补偿,在-40～130℃范围内的30nA的基准电流精度从±1.5nA提高到±0.9nA.用这种参考电流源设计的LDO的静态电流在-40～130℃范围时减小到4μA.用Cadence公司的Spectre软件以及CSMC的0.5μm CMOS混合信号模型对电路进行了仿真与芯片设计.芯片测试结果验证了以上设计.     

无源UHF RFID电子标签模拟前端设计

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的高性能无源UHF RFID电子标签模拟前端,在915MHz ISM频带下工作时其电流小于8μA.该模拟前端除天线外无外接元器件,通过肖特基二极管整流器从射频电磁场接收能量.该RFID模拟前端包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等.该芯片采用支持肖特基二极管和EEPROM的Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺进行流片,读取距离大于3m,芯片面积为300μm×720μm.     

一种基于0.18μm CMOS工艺的上电复位电路

介绍了一种采用0.18μm CMOS工艺制作的上电复位电路。为了满足低电源电压的设计要求,采用低阈值电压(约0V)NMOS管和设计的电路结构,获得了合适的复位电压点;利用反馈结构加速充电,提高了复位信号的陡峭度;利用施密特触发器,增加了电路的迟滞效果。电路全部采用MOS管设计,大大缩小了版图面积。该上电复位电路用于一种数模混合信号芯片,采用0.18μm CMOS工艺进行流片。芯片样品电路测试表明,该上电复位电路工作状态正常。     

一种2.4 GHz CMOS高电压整流器

设计了一种工作在2.4 GHz的CMOS高电压整流器。采用四级NMOS二极管连接的电荷泵结构,从器件选型、尺寸、负载阻抗等方面,对整流器进行优化设计,提高了输出电压与功率转换效率。另外,在实际设计中考虑了封装管脚的寄生效应,消除了封装对匹配的影响。该整流器在CSMC 0.153 μm CMOS工艺下进行流片和测试。结果显示,该整流器在2.4 GHz 频段附近S11<-10 dB,匹配良好,功率转换效率的峰值为21.3%,输出电压为4.6 V。     

CMOS衬底调制阈值调整型RF-DC整流器

基于CMOS交叉耦合桥式射频整流器结构,在MOS整流管的栅极与衬底之间引入耦合电容,利用衬底调制效应动态调整MOS整流管的阈值电压,从而提高射频整流器的输出电压,减小稳定时间。对整流器工作原理进行了分析,对电路进行了仿真。结果表明,改进后的CMOS交叉耦合桥式整流器在输入功率为－16 dBm@900 MHz时,输出电压为1.48 V,输出电压和稳定时间分别比传统电路提高了13 mV和22 μs。     

应用于能量收集中的接口电路的设计

针对从周围环境中收集能量的微型发电机输出功率和电压非常小,无法直接应用的问题。文中设计了一种超低输入电压、低功耗且高效的接口电路。该接口电路包含两级,第一级是无源级和仅由一个有源二极管组成的第二级。为降低有源二极管的功耗,采用一个工作在亚阈值区的衬底输入比较器用来驱动MOS开关。设计采用TSMC 018 μm 标准CMOS工艺,使用Cadence Spectre在室温的条件下进行仿真。结果表明,在输入电压为500 mV（100 Hz）,负载电阻为50 kΩ时整流器的电压转换率为977%,能量转换率为913%。整流器能够在输入电压振幅为320 mV以上实现高效整流。