一种Q-f与L-f特性增强的高线性有源电感

提出了一种品质因数(Q)-频率(f)特性与电感值(L)-频率(f)特性增强的新型高线性有源电感,主要由负跨导器、新型正跨导器、Q值增强调制模块、反馈电阻、两级电平转换电路和负跨导器分流支路组成。通过多个电路单元间的协同配合和所设置的三个外部偏置端电压的联合调谐,该有源电感不但具有高Q值,Q值相对于电感值可独立调节,而且高Q峰值及电感值在不同频率下能够基本保持不变,同时也有高的线性度。验证结果表明,在6 GHz下,Q值可在275~4 471之间变化,调谐率为176.8%,而电感值的变化率仅为1.5%；在4.8 GHz、5.2 GHz、5.6 GHz和6 GHz的4个频点下,分别获得了4 480、4 469、4 473和4 471的高Q峰值,变化率仅为0.24%,且电感值分别为7.532 nH、7.467 nH、7.909 nH、7.977 nH,变化率仅为6.3%；电感值的-1 dB压缩点为-13 dBV。     

一种改进型共源-共栅-共漏有源电感

在传统共源-共栅-共漏(CS-CG-CD)有源电感的基础上，提出一种改进型有源电感。在负跨导器的CG晶体管与正跨导器的CD晶体管之间引入带有并联电阻的第一反馈回路和具有小尺寸晶体管的第二反馈回路；另外，在负跨导器的CS晶体管与正跨导器的CD晶体管之间引入调控支路；最终，通过不同模块的相互配合及其他三个外部调控端电压的联合调节，实现了对电感性能的两种重构：1)在同一频率下取得高的Q峰值且Q峰值相对L值可大范围独立调节；2)在不同频率下取得高的Q峰值且Q峰值保持基本不变。验证结果表明，在频率5.81 GHz下，Q峰值可从1 132调谐到15 491,调谐范围高达1 268.5%,而电感值在7.65～7.67 nH之间变化，变化率仅为0.26%;在频率5.72 GHz、7.12 GHz和7.93 GHz下，分别取得了1 274、1 317和1 310的高Q峰值，Q峰值变化率仅为3.38%,同时分别取得了大的电感值7.62 nH、8.08 nH和8.81 nH;有源电感的直流功耗约为38.61 mW。     

一种电感值和Q峰值可相互独立调谐的高线性有源电感

设计了一种电感值和Q峰值可相互独立调谐的高线性有源电感。该电感主要由跨导增强模块、互补共源级模块以及单端负阻模块构成。其中,跨导增强模块不仅可以作为正跨导器,并且可实现对电感值的大范围调谐；互补共源级模块不仅可以作为负跨导器,并且可改善有源电感的线性度；单端负阻模块不仅提高了Q值,并且补偿由电感值的调谐导致的Q峰值的变化。最终,通过以上模块的相互配合及其外部端口电压的协同调控,改善了有源电感的线性度,而且实现了在同一频率下Q峰值相对于电感值可大范围独立调谐以及在不同频率下电感值相对于Q峰值可大范围独立调谐的优秀性能。验证结果表明,该有源电感电感值的-1 dB压缩点为-7 dBm；在2.07 GHz的频率下,Q峰值可从240调节到1573,而电感值从11.89 nH仅变化到12.11 nH；在0.989 GHz、2.070 GHz和3.058 GHz的不同频率下,取得了493.7、501.2和508.4的高Q峰值,变化率仅为3%,而相应频率下的电感值分别为16.1 nH、13.4 nH和6.8 nH,变化率为136.7%。     

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%。     

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%。     

一种双回转器有源电感

针对基于共源-共栅负跨导器的传统单回转器有源电感(TSAI-CS-CG)的不足,联合采用双回转器结构、负阻网络和负反馈网络,提出了一款兼有大电感值、高Q值、高线性度、宽频带、可调谐特性的双回转器有源电感(DGAI)。基于TSMC 0.13μm RF CMOS工艺,利用是德科技公司的射频高级设计系统（ADS）进行验证。结果表明：电感工作频率范围为0~22.5GHz;Q峰值可达6883;电感的-1dB压缩点高达-17dBm;调节外部偏置,在频率为15GHz下,在频率为15GHz下,电感值可从19.59nH到73.41nH之间进行大范围调节。     

一种新型高线性高频有源电感

基于回转器原理,提出了一种具有高线性度、高Q值和大电感值的新型高频有源电感.将一MOS管与回转器中的负跨导器并联,形成跨导退化结构,降低了输入信号波动的影响,实现了高线性度;在回转器的正跨导器中,引入了反馈电阻支路,增加了回转通路,实现了大电感值;将负电容电路与有源电感的输入端相连,减小了其等效输入电容和等效电阻,实现...     

基于新型可调谐有源电感的微型宽带功分器

采用0.18 μm RF CMOS工艺,设计了一种基于可调谐有源电感的微型宽带Wilkinson功分器,由正跨导放大器、负跨导放大器、构成反馈回路的Cascode电流镜结构与双重外部电压偏置电路构成,新型有源电感基于回转器原理实现。仿真结果表明,中心工作频率为2 GHz时,功分器的插入损耗小于0.15 dB,输入端口与输出端口的回波损耗均大于36 dB,两输出端口间的隔离度大于39 dB。改变外部偏置电压时,中心工作频率可在1.3~3.0 GHz频率范围内调谐。在1.8 V电源电压下,功耗为4.8 mW,版图尺寸为0.3 mm×0.4 mm。     

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。     

低压、低功耗SOI电路的进展

最近 IBM公司在利用 SOI(Silicon- on- insulator)技术制作计算机中央处理器 (CPU)方面取得了突破性的进展 ,该消息轰动了全世界。SOI电路最突出的优点是能够实现低驱动电压、低功耗。文中介绍了市场对低压、低功耗电路的需求 ,分析了 SOI低压、低功耗电路的工作原理 ,综述了当前国际上 SOI低压、低功耗电路的发展现状。     

低电压低功耗CMOS 5Gb/s串行收发器

设计并实现了一种使用0.13μm CMOS 工艺制造的低电压低功耗串行收发器.它的核心电路工作电压为1V,工作频率范围为2.5~5GHz.发送器包括一个20:1的串行器和一个发送驱动器,其中发送驱动器采用了预加重技术来抵消传输信道对信号的衰减,降低信号的码间串扰.接收器包括一个输入信号预放大器,两个1:20的解串器以及时钟恢复电路.在输入信号预放大器中设计了一个简单新颖的电路,利用前馈均衡来进一步消除信号的码间串扰,提高接收器的灵敏度.测试表明,收发器功耗为127mW/通道.发送器输出信号均方根抖动为4ps.接收器在输入信号眼图闭合0.5UI,信号差分峰-峰值150mV条件下误码率小于10-12.     

低电压低功耗CMOS 5Gb/s串行收发器

设计并实现了一种使用0.13μm CMOS 工艺制造的低电压低功耗串行收发器.它的核心电路工作电压为1V,工作频率范围为2.5~5GHz.发送器包括一个20:1的串行器和一个发送驱动器,其中发送驱动器采用了预加重技术来抵消传输信道对信号的衰减,降低信号的码间串扰.接收器包括一个输入信号预放大器,两个1:20的解串器以及时钟恢复电路.在输入信号预放大器中设计了一个简单新颖的电路,利用前馈均衡来进一步消除信号的码间串扰,提高接收器的灵敏度.测试表明,收发器功耗为127mW/通道.发送器输出信号均方根抖动为4ps.接收器在输入信号眼图闭合0.5UI,信号差分峰-峰值150mV条件下误码率小于10-12.     

改进结构的低压低功耗CMOS带隙基准源

提出了一种低电压、低功耗、中等精度的带隙基准源,针对电阻分流结构带隙基准源在低电源电压下应用的不足作出了一定的改进,整体电路结构简单且便于调整,同时尽可能地减少了功耗.该电路采用UMC 0.18 μm Mixed Mode 1.8 V CMOS工艺实现.测试结果表明,电路在1 V电源电压下,在-20～30℃的温度范围内,基准电压的温度系数为20×10-6/℃,低频时的电源电压抑制比为-54 dB,1 V电源电压下电路总功耗仅为3μW.     

一种适用于射频电子标签的低电压低功耗振荡器

提出了一种适合射频电子标签应用的振荡器设计方法．针对低电压低功耗的要求，选择了比较简单的振荡器结构，通过调节电流的方法来调节振荡器的输出频率．输出电流与电源无关的偏置电路设计保证了振荡器输出频率的稳定，低功耗的二进制权电流电路提供了很小的寄生参数、较高的电流精度和很小的芯片面积．芯片在Chartered 0.35μm CMOS工艺流片，电源电压为1.2～2V，环形振荡器消耗的平均电流约为6.5μA．     

低压低功耗CMOS电流运算放大器的设计

设计了一种新型CMOS电流反馈运算放大器结构,通过在输出端采用电阻反馈,增强负载能力,利用MOS管实现串联电阻以消除补偿电容带来的低频零点.使用0.5 μm CMOS工艺参数,PSPICE模拟结果获得了与增益关系不大的带宽.电路参数为:80.7 dB的开环增益,266 MHz的单位增益带宽,62°的相位裕度,149 dB共模抑制比以及在1.2 V电源电压仅产生0.82 mW的功耗.     

低频低噪声放大器的屏蔽设计

在简要介绍噪声及干扰的基础上,详细分析了屏蔽的基本原理,进而提出一种多层屏蔽设计方法.在该测试系统中,选用6层屏蔽盒,屏蔽盒材料由外到内分别是铜和铁.实验测试表明,该方法抗干扰能力强,它为低频低噪声放大器的可靠使用和精确测量提供了保证.     

一款用于驱动耳机的低噪声低功耗音频功率放大器的设计

报道了一款低噪声、低功耗、增益可调的音频功率放大器的设计. 该功率放大器在电源电压为5V，输入信号频率为1kHz，驱动负载为16Ω，输出功率为120mW时的总谐波失真仅为0.1%. 此音频功率放大器的增益允许以每台阶为15dB在+12~-34.5dB之间变化，共32个台阶，内部的放大器电路是该用于驱动耳机的音频功率放大器的核心. 介绍了功率放大器的电路结构、放大器的主要模块、最终版图和测试结果，最后此电路在上华0.6μm双层多晶硅、双层金属的CMOS工艺上实现.     

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。     

一款用于驱动耳机的低噪声低功耗音频功率放大器的设计

报道了一款低噪声、低功耗、增益可调的音频功率放大器的设计.该功率放大器在电源电压为5V,输入信号频率为1kHz,驱动负载为16Ω,输出功率为120mW时的总谐波失真仅为0.1%.此音频功率放大器的增益允许以每台阶为1.5dB在 12～-34.5dB之间变化,共32个台阶,内部的放大器电路是该用于驱动耳机的音频功率放大器的核心.介绍了功率放大器的电路结构、放大器的主要模块、最终版图和测试结果,最后此电路在上华0.6μm双层多晶硅、双层金属的CMOS工艺上实现.