一种双模式的CMOS现场可编程模拟阵列的分析与设计

本篇文章提出了基于采用高度灵活的互连盒的互连网络的一种新型的现场可编程模拟阵列(FPAA)结构,该结构可以在双模式下工作包括离散时间模式和连续时间模式,以追求在不同应用场合下的性能要求。高度灵活的互连盒中的开关不仅用来作为可编程开关还直接作为开关电容中电荷转移的开关来使用,大大减少了离散时间模式下信号路径上的开关,提高了整体电路的性能。该款FPAA采用0.18um CMOS工艺,3.3V电源电压。后仿结果显示互连网络的最大带宽可达265MHz, 从示例的测试结果可以看出该款FPAA在连续时间模式下可工作在2MHz信号带宽下,无杂散动态范围可达54dB, 离散时间工作模式下的处理精度可达96.4%。     

针对电容型MEMS读出电路噪声与失调的优化

This paper presents a high precision CMOS readout circuit for a capacitive MEMS gyroscope. A continuous time topology is employed as well as the chopper noise cancelling technique. A detailed analysis of the noise and mismatch of the capacitive readout circuit is given. The analysis and measurement results have shown that thermal noise dominates in the proposed circuit, and several approaches should be used for both noise and mismatch optimization. The circuit chip operates under a single 5 V supply, and has a measured capacitance resolution of 0.2 aF/√Hz. With such a readout circuit, the gyroscope can accurately measure the angular rate with a sensitivity of 15.3 mV/°/s.     

一种适用于MEMS陀螺仪的高性能电容读出电路

针对音叉式体硅MEMS陀螺仪传感器,提出了一种新颖的电容读出电路结构,该结构对共模电压漂移不敏感,能消除电容不匹配引入的误差.相关双采样(CDS)技术有效降低了电路的低频噪声和电压失调的影响.采用了一种简化的微陀螺传感器仿真模型,用于读出电路与微传感器的联合仿真.读出电路在0.35 μm 2P4M标准CMOS工艺下设计流片,芯片面积为2.5 mm×2.5 mm,5 V电源电压,电路工作在500 kHz的时钟频率下,实现了1.5 aF/Hz1/2的电容分辨率和大于100 dB的动态范围.     

一款基于解调信号相位矫正技术的低噪声微陀螺接口电路芯片

该文针对设计了一款基于解调信号相位矫正技术的低噪声微陀螺接口电路芯片。读出电路采用全差分跨阻放大器结构优化噪声性能,获得了0.63 aF/Hz的等效输入电容噪声。检测通路中采用双通道正交解调技术和解调信号相位矫正技术,完全消除了机械正交信号的干扰。芯片在0.35μm CMOS工艺下实现,与电容式微陀螺的联合测试表明,微陀螺系统的输入等效噪声为0.01o/s/ Hz ,在8.5 mV/o/s标度因子和5 V供电电压条件下,陀螺量程达到了±200o/s,线性度为2‰。     

一种高精度CMOS微弱电流读出电路

本文介绍了一种高精度CMOS微弱电流读出电路。该电路能够将十分微弱的电流信号精确地转化为频率信号以用于电流的测量,并将结果转化为10位数字信号输出。本设计提出了一种快速的稳定增强型恒电位仪,该恒电位仪能为安培型生化传感器提供恒定的偏置电压。电路中还采用了源极电压转移技术,在室温条件下,该技术能使MOS管的漏电流降低到反向偏置二极管的漏电流水平,大大提高了电流检测的精度。该芯片采用了新加坡特许半导体公司0.35μm标准CMOS工艺,电源电压3.3V。该读出电路具有超过100dB的大动态范围,能够精确地检测出从1pA到300nA的电流,且全量程范围内非线性误差不超过0.3%。     

一种用于电容型体硅微陀螺的低噪声读出电路芯片

读出电路位于微传感器系统信号通路的最前端,是决定系统性能的关键因素。本文针对音叉式体硅微陀螺的具体应用,提出了一种低噪声电容读出电路,芯片采用斩波技术降低了电路的低频1/f噪声、失调电压以及参考电压失配的影响,提高了读出电路的分辨率和动态范围;提出一种噪声电荷转移的分析方法,用于分析和预测读出电路的噪声性能;建立一种简化的微陀螺传感器仿真模型,用于模拟读出电路对微传感器的响应。读出电路在0.35 m 2P4 M 标准CMOS工艺下设计流片,并与微传感器进行了联合应用,芯片面积为22.5 mm2,在5 V电源电压,100 kHz的时钟频率下,实现了4 aF的电容分辨率和94 dB的动态范围。     

一种改进的开关电容Σ-Δ调制器的行为模型

提出了一个开关电容Σ-Δ调制器的行为级模型。该模型不仅考虑了通常非理想特性,包括取样的抖动、kT/C噪声、有限带宽、有限摆率、电荷注入,还考虑了对系统性也有很大影响的开关的非零、非线性导通电阻。提出的模型在Simulink中实现,并与Cadence SPICE的电路级仿真进行了比较验证,二者具有较好的一致性。     

一种改进的适用于Sigma-Delta ADC的数字抽取滤波器

数字滤波器在sigma-delta ADC芯片中占据了大部分芯片面积,该文提出了一种数字滤波器结构,这种结构滤波器采用一个控制单元和一个加法器取代了Hogenauer结构滤波器中差分器的多个加法器,从而减小数字电路的面积。一个采用这种结构的4阶的数字滤波器在CYCLONE II FPGA芯片中被实现,耗费的硬件资源比Hogenauer结构的滤波器减少近29%。     

一个具有改进开关逻辑的12位1MHz采样速率的低功耗逐次逼近型模数转换器

作为数据采集系统中的关键模块,逐次逼近型模数转换器的功耗决定了整个系统的功耗水平。本文给出了一个具有改进开关逻辑的12位1MHz采样速率的低功耗逐次逼近型模数转换器。通过采用所提出的开关逻辑,该逐次逼近型模数转换器的功耗和面积跟采用传统开关逻辑的逐次逼近型模数转换器相比都会有很大的降低,其中开关逻辑的平均功耗大约降低了80%,总的电容面积减小50%。不仅如此,文章还提出了一种简化的数字控制逻辑来降低数字控制电路的功耗和面积。仿真结果表明和传统的数字控制逻辑电路相比,提出的简化数字逻辑的功耗可以减小大约50%。所设计的芯片在标准的0.35微米的CMOS工艺下进行了流片,芯片内核的面积为1.12平方毫米。在-55℃到150℃温度变化范围下,芯片100KHz的输入信号可以测得64.2dB的SNDR。在给定3.3V的电源电压下,芯片的功耗仅为0.72mW。