全差分结构低功耗CMOS运算放大器设计

为了减小低电源电压以及短沟道效应对放大器的影响,获得低电压高增益的放大器,提出了一种基于65 nm CMOS工艺技术的全差分运算跨导放大器(OTA).采用基于增益增强技术的折叠共源共栅拓扑结构,使放大器具有轨到轨输入及大输出摆幅特性,同时兼备高速、高增益及低功耗优点.电路仿真结果表明,其直流增益为82 d B,增益带宽为477 MHz,相位裕度为59°.正常工艺角下稳定时间为10 ns,稳定精度为0.05%,而功耗仅为4.8 m W.     

低耗能流水线模数转换器的运算放大器设计与仿真

基于0.13,μm工艺,设计一个用于1.2,V低电压电源的10比特83MSPS流水线模数转换器的两级运算放大器.该放大器采用折叠共源共栅为第一级输入级结构,共源为第二级输出结构.详细介绍了运算放大器的设计思路、指标确定方法及调试中遇到的问题和解决方法.模拟结果显示：该运算放大器开环直流增益可达79.25,dB,在负载电容为2,pF时的单位增益频率达到838 MHz,在1.2,V低电压下输出摆幅满足设计要求,高达1 V,满足了10比特低电压高速度高精度模数转换器的要求.     

用于低功耗A/D转换器的运算跨导放大器设计

设计了一种适用于采用级间共用运放技术的10bit流水线A/D转换器(ADC)的低功耗全差分运算跨导放大器(OTA).该放大器由一个改进的折叠共源共栅结构和一个套筒共源共栅结构共同组成,利用时钟控制,使ADC的采样保持和余量增益电路正常工作并满足其性能要求.基于0.6μmCMOS工艺对电路进行了设计,并利用HSpice软件对电路进行了仿真.仿真结果表明,该放大器在采样保持和奇数级电路中开环增益为60dB,偶数级电路开环增益为50dB,总功耗仅为4.5mW,满足低功耗ADC所要求的性能指标.     

一种高增益大带宽的增益自举型折叠共源共栅放大器设计

提出了一种应用于高速高精度流水线ADC中的高增益大带宽的增益自举型全差分折叠共源共栅放大器.放大器采用0.18 μm 1P6M CMOS工艺.通过仔细的设计运放的单位增益带宽和极零点改善其闭环稳定性.仿真结果表明:放大器的直流增益为93 dB,单位增益带宽为1.8 GHz,在输出共模电压范围为0.6 V~1.2 V内,放大器的直流增益大于88 dB.整个芯片的版图面积为96μm×120μm.     

采用新型低成本共模反馈电路的全差分运放设计

设计应用于流水线型ADC的全差分运算放大器. 运放中共模反馈电路采用调节反馈深度和共用差分信号通路的新型结构来实现,用简单的结构实现了高环路增益,通过降低反馈系数的方法防止电路产生自激振荡,避免了因引用补偿电容带来的高成本和高设计难度.放大器采用两级折叠共源共栅结构并进行频率补偿,输出级采用推挽式AB类结构.设计的全差分运算放大器基于中芯国际（SMIC）0.35 μm工艺.后仿结果表明,放大器直流增益为100 dB,负载为3 pF时单位增益带宽为359 MHz,相位裕度为68°,建立时间为12.3 ns,满足ADC所要求的性能指标,适用于高精度流水线型ADC中的级间增益电路和采样保持电路.     

40Gb/s光通信系统驱动放大器设计

针对40Gb/s光通信系统对高速芯片的需求,设计出一种微波单片宽带驱动放大器。该放大器基于0.15μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺,可用于驱动铌酸锂调制器。放大器的宽带实现方案选择分布式拓扑结构,增益单元选择带有耦合电容的共源共栅结构。利用ADS仿真软件进行设计仿真,结果显示,所设计的放大器在DC-35GHz的工作带宽内增益响应平坦,电压增益大于10dB,增益平坦度为±0.5dB,具驻波特性良好,其输入、输出反射系数在频带内的典型值均小于-10dB;在1dB压缩点的输出功率为20dBm,故设计方案可行。     

基于GaAs pHEMT工艺的0.1 GHz～8.0 GHz低噪声放大器

基于0.25μm GaAs pHEMT工艺,设计了一款工作频率为0.1 GHz～8.0 GHz的超宽带低噪声放大器,采用单级共源共栅(cascode)结构,使用电阻并联负反馈扩展了低噪声放大器的带宽,并且采用电感中和技术补偿了高频增益与提高频率响应。仿真结果表明：该款低噪声放大器的分数带宽高达195%,噪声系数小于1.32 dB,最高增益为21.2 dB,1 dB压缩点为16 dBm。在砷镓化合物工艺设计的低噪放中,本文拥有195%的分数带宽,较高的增益和较低的噪声系数。     

0.18 μm CMOS高效高增益功率放大器设计

在自偏置A类共源共栅射频功率放大电路拓扑基础上,基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计了两级自偏置A类射频功率放大器电路.该射频功率放大器电路采用两级共源共栅结构,在共栅MOS管上采用自偏置.采用Cadence公司的SpectreRF工具对电路进行仿真与优化.设计与优化结果表明,在2.4GHz频率下,输出功率为20.3dBm,功率附加效率为49％,功率增益达到32dB.     

CMOS 3～5GHz超宽带低噪声放大器的设计

设计了一个应用于超宽带(UWB)系统的3~5 GHz超宽带低噪声放大器.电路由二阶切比雪夫滤波器,电阻并联反馈,两级共源共栅结构,源级跟随器组成.低噪声放大器采用0.18 mCMOS工艺进行设计,利用ADS 2006 A进行仿真.结果表明,低噪声放大器在3~5 GHz带宽范围内噪声系数(NF)小于2dB,功率增益在23.9~24.8 dB之间,输入端口反射系数小于-10dB,输出端口反射系数小于-15dB,IIP3为-11dBm在1.8 V的电源电压下,核心电路功耗为10 mW.     

用于微机械加速度计的亚微米工艺ADC设计

为了满足高性能微机械加速度计输出数字化的应用需求,基于亚微米工艺提出了一种16位高阶∑Δ模数转换器。采用五阶前馈单比特量化的方法,实现转换器低失真输出。前级积分器采用增益增强折叠共源共栅一级运放结构,提高低频增益,减少前级运放增益非线性对转换器失真的影响。应用积分器输出摆幅优化的方法和开关电容共模反馈电路的方案降低了整体功耗。测试结果表明,当采样频率为8MHz时,小信号输入失真度低于90dB;在低功耗模式下采样频率降低到4MHz,失真度接近90dB。这种高集成大动态范围的五阶前馈∑Δ模数转换器结构实现了16位输出精度,能够满足微机械加速度计的输出信号转换要求。     

CMOS低噪声放大器电路结构分析与设计

介绍了CMOS低噪声放大器的几种结构,研究了该放大器的噪声性能和相关制约因素,分析了电感反馈共源共栅结构,并在此基础上,讨论了在低功耗技术中采用的电流偏置复用结构,最后展望了CMOS低噪声放大器的发展趋势.     

1Gb/s CMOS调节型共源共栅光接收机

基于特许0.35μm EEPROM CMOS标准工艺设计了一种单片集成光接收机芯片,集成了双光电探测器(DPD)、调节型共源共栅(RGC)跨阻前置放大器(TIA)、三级限幅放大器(LA,limiting amplifier)和输出电路,其中RGCTIA能够隔离光电二极管的电容影响,并可以有效地扩展光接收机的带宽。测试结果表明,光接收机的3dB带宽为821MHz,在误码率为10-9、灵敏度为-11dBm的条件下,光接收机的数据传输速率达到了1Gb/s;在3.3V电压下工作,芯片的功耗为54mW。     

基于变压器反馈的紧凑型宽带低噪声放大器

运用变压器反馈技术,基于65 nm CMOS工艺设计了一款紧凑型宽带低噪声放大器。电路采用两级共源共栅结构,基于变压器的输入匹配网络实现了宽带输入匹配,漏源正反馈提高了电路的增益,漏源负反馈增强了其稳定性,电路总面积仅为0.156 mm²。仿真结果表明,设计的宽带低噪声放大器的最大增益为18.2 dB,3dB带宽为31～45 GHz, 1 dB带宽为32～44 GHz。在36 GHz时,最低噪声系数为4.5 dB,1dB带宽内噪声系数均低于5.2 dB。     

基于准浮栅技术的超低压运算放大器

分析了准浮栅晶体管的工作原理、电气特性及其等效电路,基于准浮栅PMOS晶体管,设计了超低压低功耗运算放大器．基于台积电的0.25μm CMOS工艺,利用Hspice对所设计的运放进行了模拟仿真．仿真结果显示,在0.8V的单源电压下,运算放大器的最大开环增益为76.5dB,相位裕度为62°,单位增益带宽为2.98MHz,功耗仅为9.45μW．     

铒镱共掺光纤放大器的共掺杂特性研究

研究铒与镱共掺杂光纤离子浓度和掺杂比例对光纤光谱性能的影响.EDF的吸收与铒离子掺杂浓度以及铒离子与镱的掺杂比例有关;加入镱离子可以加宽EDF的吸收带.通过研究Er3 浓度、Yb3 浓度、抽运光功率、光纤长度对放大器增益的影响,并与单掺铒光纤放大器进行了比较,表明共掺光纤的增益和效率明显高于单掺铒光纤.     

用于流水线型ADC的运算放大器设计

基于0.18μm CMOS工艺设计了一个用于流水线型ADC的全差分运算放大器,提出简化的等效模型,推导得到其传输函数,分析影响直流增益和频率特性的关键因素,优化关键节点处MOS尺寸与次极点位置,以取得较高增益和较大单位增益带宽。仿真结果表明,在1.8V电源电压下,所设计的运算放大器在负载为4pF时,直流增益为123dB,单位增益带宽为860MHz,相位裕度为68°,能满足14位、50MHz以上流水线ADC的需要。     

双包层Er3+-Yb3+共掺磷酸盐光纤放大器的研究

提出了一种新的基于磷酸盐的铒镱共掺双包层掺铒光纤放大器。在分析了铒镱共掺系统能级，忽略放大自发辐射与激态吸收的基础上，通过Runge-Kutta法求解速率方程，边界方程，数值计算结果得出：双包层铒镱共掺磷酸盐光纤放大器具有更优良的增益特性，其单位长度增益高于硅酸盐双包层铒镱共掺光纤放大器，它应该是传统硅酸盐双包层铒镱共掺光纤放大器的有力竞争者和替代者。     

0.18μm CMOS 5.1GHz低噪声放大器的设计

一种基于TSMC 0.18μm CMOS工艺的5.1GHz频率下的CMOS低噪声放大器。采用源极电感负反馈共源共栅电路结构,使放大器具有较高的增益和反相隔离度,保证较高的品质因数和信噪比。利用ADS对电路进行调试和优化,设计出低功耗、低噪声、高增益、高稳定性的低噪声放大器。通过ADS软件仿真得到较好的结果:在1.8V电压下,输入输出匹配良好,电路增益为16.12dB,噪声系数为1.87 dB,直流功耗为9.84mA*1.8V。     

共栅共源结构GaN HEMT开关模型

为了计算共栅共源结构高压氮化镓(GaN)器件开关损耗,提出一种共栅共源结构GaN器件开关过程及损耗模型.通过考虑共栅共源结构中印制电路板(PCB)和引线寄生电感以及器件结电容,得出共栅共源结构GaN器件的等效电路模型,进而得到测试开关特性的双脉冲等效电路.按时间顺序将开通过程分为5个阶段,将关断过程分为4个阶段,对双脉冲等效电路进行分析和简化,并计算得出各个阶段中共栅共源结构GaN器件电压电流时域表达式,从而得到开关过程波形及损耗.在不同驱动电阻和开关电流下进行双脉冲实验,模型与实验的开关波形及损耗较吻合,表明所提出模型较准确.     

共栅共源结构GaN HEMT开关模型

为了计算共栅共源结构高压氮化镓(GaN)器件开关损耗,提出一种共栅共源结构GaN器件开关过程及损耗模型.通过考虑共栅共源结构中PCB和引线寄生电感以及器件结电容,得出共栅共源结构GaN器件的等效电路模型,进而得到测试开关特性的双脉冲等效电路.按时间顺序将开通过程分为5个阶段,关断过程分为4个阶段对双脉冲等效电路进行分析和简化,并计算得出各个阶段中共栅共源结构GaN器件电压电流时域表达式,从而得到开关过程波形及损耗.在不同驱动电阻和开关电流下进行双脉冲实验,模型与实验的开通、关断过程波形及损耗较吻合,表明所提出模型较准确.