一种多输出压控电流差分跨导放大器的设计

提出了一种具有Z端复制输出、跨导可由电压调节的电流差分跨导放大器（MO-VCCDTA）。该电路采用低压高性能电流镜作为电流输入级,降低了消耗的电压余度、输入阻抗与传输误差;利用MOS管的线性组合,实现了可由电压控制跨导的跨导放大级。采用SMIC 0.18um CMOS工艺进行仿真,结果表明：在 0.9V电源电压下,电路的线性输入范围为-100uA-100uA,输入电阻约为10Ω;跨导值可在0.34mS-1.56mS内线性变化,Iz/Ii、Ix/Ii的-3dB带宽分别为131MHz、88MHz;电路总功耗为2.8mW。最后,仅采用两个该模块和两个接地电容得到了电流模式通用二阶滤波器。     

音频功放芯片中AB类输出运放的设计

采用0.6μm DPDM工艺,设计出一款在静态功耗、失调电压、输出摆幅、输出功率、THD、速度和带宽等各方面性能都比较优良的AB类CMOS输出运算放大器,其主要应用于音频功放芯片。采用推挽式功率管输出,其主体部分采用折叠式共源共栅差分电路结构,偏置部分采用外部电流源供电,并使用共源共栅电流镜结构。供电电压为3~5 V,在5 V下的静态功耗为6 mW。能驱动32Ω耳机,其最大输出功率是90 mW。仿真结果表明,电路性能优良。     

应用于10Gb/s光接收机的全差分CMOS跨阻前置电路设计

设计了一种的低成本、低功耗的10 Gb/s光接收机全差跨阻前置放大电路。该电路由跨阻放大器、限幅放大器和输出缓冲电路组成,其可将微弱的光电流信号转换为摆幅为400 mVpp的差分电压信号。该全差分前置放大电路采用0.18 m CMOS工艺进行设计,当光电二极管电容为250 fF时,该光接收机前置放大电路的跨阻增益为92 dB,-3 dB带宽为7.9 GHz,平均等效输入噪声电流谱密度约为23 pA/(0~8 GHz)。该电路采用电源电压为1.8 V时,跨阻放大器功耗为28 mW,限幅放大器功耗为80 mW,输出缓冲器功耗为40 mW,其芯片面积为800 m1 700 m。     

微电容超声换能器的前端专用集成电路设计

针对微电容超声换能器(CMUT)微弱电流信号检测的要求,设计了一种用于CMUT的前端专用集成电路——运算放大器(OPA)电路。运算放大器电路采用两级放大结构,第一级采用全差分折叠-共源共栅结构,输出级采用AB类控制的轨到轨输出级,在运算放大器电路反相输入端和输出端通过一个反馈电阻实现CMUT电流信号到电压信号的转换。采用GlobalFoundries 0.18μm的标准CMOS工艺进行了仿真设计和流片,芯片尺寸为226μm×75μm。仿真结果表明,运算放大器的开环增益为62 dB,单位增益带宽为30 MHz,在3 MHz处的输入参考噪声电压为2.9μV/Hz^1/2,电路采用±3.3 V供电,静态功耗为11 mW。测试结果表明仿真与实测结果相符,该运算放大器电路能够实现CMUT微弱电流信号检测功能。     

基于噪声抵消技术的低功耗C频段差分低噪声放大器

设计了一款"基于噪声抵消技术的低功耗C频段的差分低噪声放大器。该放大器由输入级、放大级以及输出缓冲级3个模块构成,其中输入级采用电容交叉耦合的差分对与直接交叉耦合结构差分对级联,实现输入匹配及噪声抵消;放大级采用具有电阻-电感并联反馈的电流复用结构来获得高的增益、良好的增益平坦性及低的功耗;输出缓冲级采用源跟随器结构,实现良好的输出匹配。基于TSMC 0.18μm CMOS工艺库,验证表明在C频段,放大器的增益为20.4设计了一款??基于噪声抵消技术的低功耗C频段的差分低噪声放大器。该放大器由输入级、放大级以及输出缓冲级3个模块构成,其中输入级采用电容交叉耦合的差分对与直接交叉耦合结构差分对级联,实现输入匹配及噪声抵消;放大级采用具有电阻-电感并联反馈的电流复用结构来获得高的增益、良好的增益平坦性及低的功耗;输出缓冲级采用源跟随器结构,实现良好的输出匹配。基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺库,验证表明在C频段,放大器的增益为20.4??0.5 dB,噪声系数介于2.3~2.4 dB之间,输入和输出的回波损耗均优于-11 dB,稳定因子恒大于1,在6.5 GHz下,1 dB压缩点为-16.6 dBm,IIP3为-7 dBm,在2.5 V电压下,电路功耗仅为6.75 mW。     

一种地端关断差分驱动CMOS射频整流器

采用SMIC 180 nm工艺,设计了一种地端关断差分驱动CMOS射频整流器。通过切断能量传输路径,解决了传统可关断差分驱动CMOS射频整流器因短路电流较高导致关断功耗(POFF)较大的问题。搭建可重构3阶整流电路,验证该射频整流器的功能。仿真结果表明,相对于传统可关断差分驱动CMOS射频整流器,当输入电压VIN幅值为1 V、负载电阻RL为10 kΩ时,在零电压关断的情况下,该整流器的POFF下降了15.2 dBm @953 MHz;在负电压关断情况下,POFF下降了24.5 dBm @953 MHz。该整流器满足射频能量收集系统中整流器低功耗待机的要求。     

二极管型非制冷红外探测器的前端电路设计

设计了一种二极管型非制冷红外探测器的前端电路,该电路采用Gm-C-OP积分放大器的结构,将探测器输出的微弱电压信号经跨导放大器(OTA)转化为电流信号,再经电容反馈跨阻放大器(CTIA)积分转化为电压信号输出。该OTA采用电流反馈型结构,可以获得比传统OTA更高的线性度和跨导值。输入采用差分结构,可以有效地消除环境温度及制造工艺对探测器输出信号的影响。电路采用0.35 m CMOS工艺进行设计并流片,5 V电源电压供电。Gm-C-OP积分放大器总面积0.012 6 mm2,当输入差分电压为0~5 mV时,测试结果表明:OTA跨导值与仿真结果保持一致,Gm-C-OP积分放大器可实现对动态输入差分信号到输出电压的线性转化,线性度达97%,输出范围大于2 V。     

一种5.0~9.3 GHz低功耗宽带低噪声放大器设计

针对Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E(5 GHz、6 GHz)的低功耗、宽带宽等无线局域网(WLAN)设备需求,基于65 nm CMOS工艺设计了一款两级低功耗宽带低噪声放大器(LNA)。电路第一级采用结合互补共源电路的共源共栅结构,通过电感峰化技术和负反馈技术的运用,提高输入跨导,降低噪声,并拓展带宽和提高增益平坦度。第二级在共漏极缓冲器基础上引入辅助放大结构、电感峰化技术,实现抵消第一级共源管的噪声并拓展带宽。电路采用提出的前向衬底自偏置技术,以降低电路对电源电压的依赖,整体电路实现两路电流复用,从而有效降低了功耗。仿真结果表明,在5~9.3 GHz频带内LNA的S21为17.8±0.1 dB,S11小于-9 dB、S22小于-11.9 dB,噪声系数小于1.34 dB。在0.8 V电压下整体电路功耗为5.3 mW。     

一种增益和摆率提升的电流镜运算放大器

提出了一种应用于低压低功耗电路的新型电流镜运算放大器。该运算放大器在传统电流镜运算放大器结构的基础上,在输入级增加电流复用模块,在输出级增加动态调控单元,提升了电路的增益和摆率,且不产生额外的静态功耗,不影响电路的稳定性。在UMC 28 nm CMOS工艺下进行设计和验证。仿真结果表明,在1.05 V电源电压下,与传统电流镜运算放大器相比,该运算放大器的摆率提高了11倍,增益提升了20 dB。     

一种低电压恒定跨导轨到轨运算放大器的设计

设计了一种低电压恒定跨导的轨到轨运算放大器,作为误差放大器用在BUCK型DC-DC上实现对输出电压的调节。该运算放大器采用两级结构,输入级采用互补差分对的结构,实现了轨到轨电压的输入,并且利用2倍电流镜技术实现了跨导的恒定;输出级采用AB类放大器的结构,提高了输出电压摆幅和效率,实现了轨到轨电压的输出。该电路基于CSMC 0.25μm EN BCDMOS工艺进行设计,仿真结果表明:电源电压为2.8 V时,在输出端负载电容为160 pF、负载电阻为10 kΩ的情况下,增益为124 dB,单位增益带宽积为5.76 MHz,相位裕度为59.9℃,输入跨导为5.2 mΩ~(-1),共模抑制比为123 dB,输入共模信号范围为0～2.8V,输出电压摆幅为0～2.8 V。