应用于OFDM超宽带系统中的0.18 μm Gm-C滤波器和可变增益放大器的设计

设计了一种应用于OFDM UWB系统中的完全采用CMOS工艺的滤波器和VGA.滤波器采用5阶Chebyshev近似、G-mC biquad结构,转折频率为264 MHz,OTA采用伪差分结构以提高滤波器的线性度;VGA采用跨导增强型源级负反馈结构来控制增益,并加入源级负反馈电容进行高频补偿以拓展带宽.采用DC OffsetCorrection电路降低直流失调,并通过数字控制电容阵列(DCCA)来实现滤波器的转折频率的调谐.电路采用0.18μm CMOS工艺,1.8 V电源电压.电路的仿真结果表明滤波器和VGA系统的增益为6~48 dB,可变增益为42 dB,6 dB/step,在输入电压峰峰值为100 mV时THD小于-54 dBc,线性度为-6.35 dBV,噪声系数在通带内小于25 dB,消耗电流为30 mA.     

一种带消失调电路的dB线性可变增益放大器设计

设计实现了一种增益连续型的dB线性中频可变增益放大器.该放大器由2级优化了线性度的可变增益单元级联而成,通过宽范围的指数增益产生电路的设计,实现放大器的增益与控制电压成dB线性;同时,还设计了1种连续时间型Gm-C反馈结构的消直流失调电路,可实时抑制放大器的输出直流失调电压.电路采用0.18μm CMOS工艺进行流片,测试结果表明,在3.3V电压下,连续增益动态范围为-10~46dB,-3dB带宽大于20 MHz,直流失调的抑制增益小于-5dB,核心电路面积仅为0.11mm2.     

一种新型X波段5bit本振移相器设计

设计了一种应用于X波段本振移相的新型矢量合成移相器,该新型矢量合成移相器主要由4个3bit的子移相器组成,可以实现5bit的移相精度.该移相器降低了对可变增益放大器(Variable Gain Amplifier,VGA)的精度要求.可变增益放大器的可变增益通过一组开关控制增益单元来实现,从而避免了传统正交矢量合成移相器中VGA偏置电流改变造成的线性度波动和漏源波动问题,故应用于本振移相时可以实现较小的移相增益误差和相位误差.为了验证该移相器的本振移相性能,设计了一个混频器作为测试电路.本设计采用0.13μm CMOS工艺实现,电源电压为1.2V.测试结果表明,在9~12GHz内,混频器在本振移相器驱动下的平均转换增益为-0.5~7dB,移相器的移相精度为5bit,均方根增益误差最大值为0.8dB,均方根相位误差最大值为4°.直流功耗为40mW.     

宽带低附加相移可变增益放大器

基于130 nm BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺提出一款超宽带低附加相移可变增益放大器.该设计采用可变增益放大器和开关衰减器的组合结构,其中可变增益放大器在宽带、高效率的反馈式放大器的基础上通过改变偏置实现增益控制,而开关衰减器的应用在拓宽增益控制范围的同时减小了偏置变化范围,从而减小了不同增益状态下的附加相移.提取版图寄生参数后的仿真结果表明：在1.6 V供电电压下,该可变增益放大器在3.5～11 GHz范围内增益平坦度小于±0.75 dB,增益控制范围为-22～10 dB,增益步进值为0.5 dB,噪声系数小于6.5dB,不同增益状态下的附加相移小于±5°,电路输出1 dB压缩点大于12 dBm,动态功耗小于155 mW.该可变增益放大器拓扑在满足项目需求的同时为减小可变增益放大器的附加相移提供了一种思路.     

一种用于宽带系统的可重构模拟基带电路

介绍了一种应用于宽带系统中的可重构模拟基带电路.该电路采用全CMOS工艺,由低通滤波器和可变增益放大器2个模块构成.低通滤波器可通过模拟控制电压调谐转折频率,调谐范围130~430 MHz,不仅兼容了WiMedia与中国标准,而且适用于更高频率的模拟基带信号处理;跨导放大器采用适用于低电压和高频率的Nauta结构,讨论了该跨导结构的共模稳定电路的设计参数对滤波器频率准确性的影响.整个模拟基带链路可以通过数字控制调节增益,其可变增益范围0~44 dB,增益步长1 dB,适用于不同的传输距离.为了避免高链路增益情况下失调的影响,加入了直流失调校正电路,并讨论了直流失调校正电路对主电路增益准确性的影响以及优化设计.设计采用0.18μm CMOS工艺,1.8 V电源电压.在实现可重构功能的同时,仍然拥有零增益时12.5 dBm的IIP3,在同领域处于领先水平.     

基于55 nm CMOS工艺的可变增益放大器

为了实现5G通信系统中高数据传输速率的要求,满足宽带条件下接收信号幅度的大动态范围变化,基于Global Foundries 55 nm CMOS工艺提出一种宽带且增益大范围线性变化的可变增益放大器.在该可变增益放大器中,采用改进型Cherry-Hooper放大器结构使其动态范围和电路带宽有效扩展,并利用晶体管的可调谐特性,在不使用附加电路的前提下使增益变化具有良好线性,解决了CMOS电路中放大器增益与控制电压非线性变化的难题,同时添加低截止频率的高通滤波器,消除可变增益放大器的直流偏移,并降低其误码率.版图仿真结果表明,在-33.4～46.9 dB的超宽动态范围内实现增益线性变化,3-dB带宽对应的频率达到1.89 GHz(0.000 12～1.9 GHz),可变增益放大器芯片(核心区域,不含焊盘)面积仅为0.006mm~2.该可变增益放大器指标完全满足目前5G宽带通信系统的要求.     

宽带直流放大器设计

设计了一种由低噪声仪表放大器INA217和可变增益宽带放大器AD603并辅以适当外围电路构成的宽带直流放大器。当输入电压有效值〈10mV时,电压增益可达到60dB左右,并可实现在0～60dB范围内手动连续调节和5dB的步进调节。输出信号无明显失真时,最大输出电压有效值为4V。输入电阻≥50Ω,3dB带宽为0～8MHz,在0—7MHz通频带内增益起伏≤1dB。此外,该放大器的增益可预置并显示,具有较好的实用性。     

基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的带宽为2 GHz的高精度可变增益放大器

设计了一个高精度可变增益放大器,采用0.18μm SiGe BiCMOS工艺进行前仿真和后仿真.运用电流反馈型闭环运算放大器获得了高精度的固定电压增益,输出级中加入了共模反馈电路,使得输出共模电压可以由外部控制电压在0.8~1.3 V之间进行调节.另外,先进的补偿网络可以对工艺偏差进行校准,使其带宽达到2 GHz;为了实现增益可调,采用了无源R-xR网络实现步长为2 dB的精确衰减,最终使得增益在数字信号控制下以2 dB步长在-0.93~39.19 dB范围内可调.整个系统结构简单,增益控制方便.     

宽带直流放大器的设计

宽带直流放大器在无线通信领域,尤其是发射机的末级有重要的用途.通过各种方案的比较,系统采用运放0PA690作为前级和中间级放大,输出级采用±15 V供电的视频运放AD811,辅以相应的偏置电路和程控可调电阻实现增益的调节,以单片机MSP430为控制核心;设计出电压增益Av范围为0～60dB,最大输出电压有效值V0≥10V,3dB通频带为0～10MHz的宽带直流放大器.人机接口采用红外遥控及LCD液晶显示器,控制界面直观、简洁,具有良好的人机交互性能.     

Zigbee接收机内嵌CMOS程控增益放大器设计

针对低中频结构Zigbee接收机,设计一个CMOS程控增益放大器,在低功耗下实现了宽dB线性动态范围和高线性度。程控增益放大器提供70dB数字控制的线性动态范围,增益步长为2dB,增益误差≤±1dB,工作带宽1MHz～3MHz,最大增益时IIP3为1.86dBm,功耗3.14mW。采用SMIC 0.18 CMOS工艺,供电电压1.8V。     

一种应用于脉冲激光测距系统的宽动态-高速接收电路

为提高脉冲激光测距系统的测距精度,采取对APD偏压和放大器增益双重控制的方法设计了一种用于脉冲激光测距系统中的接收电路。模拟仿真结果表明,此电路能接收80 dB宽动态范围的回波功率,实现了0.5~2 V的有效电压输出,仿真得到此电路的有效带宽为58 MHz。测试结果表明此设计有效可行。     

用于GNSS的高增益宽带低噪声放大器

基于UMC 0.18 μm CMOS 工艺,设计了一款用于全球卫星导航系统(GNSS)的宽带低噪声放大器(LNA). 其中,采用并联反馈电阻噪声抵消结构降低整体电路的噪声,使用电感峰化技术提升工作频带内的增益平坦度,进而优化高频噪声性能. 此外,采用共源共栅结构提高电路的反向隔离度. 仿真结果表明,在电源电压为1.8 V 的条件下,低噪声放大器的-3 dB 带宽为1 GHz,最大增益为15.08 dB,在1-2 GHz 内增益变化范围为±1 dB,噪声系数为2.65-2.82 dB,输入回波损耗和反向传输系数分别小于-13 dB 和-40 dB. 芯片核心面积为740 μm×445 μm.     

2.4 GHz CMOS低噪声放大器设计

本文采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了两款可工作在2.4GHz频率上的窄带低噪声放大器(LNA)。两款LNA的电路结构分别为Cascode电路结构应用电流复用技术,以及应用正体偏置效应的折叠Cascode结构。所设计的两款窄带LNA的仿真结果表明,在2.4 GHz工作频率上,Cascode结构LNA在1.5V供电电压下电路功耗为4.9mW,增益为23.5dB,输入输出反射系数分别为-16.9dB与-16.3dB,噪声系数为0.72dB且IIP3为3.12dBm;折叠Cascode结构LNA可在0.5V供电电压下工作,功耗为1.83mW,增益为23.8dB,输入输出反射系数分别为-28.2dB与-24.8dB,噪声系数为0.62dB且IIP3为-7.65dBm,适用于低电压低功耗应用。     

全集成CMOS限幅器与场强指示器设计

设计了一款限幅器及场强指示电路,提出了一种新的直流失调补偿方案,利用开关电容电路实现了限幅器消直流失调部分的片内集成.该CMOS限幅器具有65 dB的电压增益,可以对载波为200 kHz、带宽为50kHz的中频信号进行放大.场强指示器部分的动态范围大于70 dB,场强检测的误差小于±1 dB.     

放大器的仿真调试

采用MSP430单片机对电压增益为40dB的三级放大电路进行仿真调试,并控制1602液晶显示输出电压峰峰值和有效值。整个系统结构合理,设计简洁,性能稳定,可应用于课程设计、实训等教学场合。     

一种高性能全差分运算放大器的设计

设计了一种具有高增益、大带宽的全差分折叠式共源共栅增益自举运算放大电路,适用于高速高精度流水线模数转换器余量增益电路(MDAC)的应用,增益自举运算放大器的主放大器和子放大器均采用折叠式共源共栅差分结构,并且主放大器采用开关电容共模反馈来稳定输出电压,该放大器工作在5.0V电源电压下,单端负载为2pF,采用华润上华(CSMC)0.5μm 5VCMOS工艺对电路进行仿真测试,结果显示该运放的直流增益可达到126.3dB,单位增益带宽为316MHz。精度为0.01%时的建立时间为4.3ns。     

可控增益光电集成光接收机设计

基于IHP 0.25μm SiGe BiCMOS工艺,利用工艺库提供的分束器将入射光信号能量均分给差分电路两侧的Ge波导耦合型探测器,设计了一款应用于高速光通信和光互连领域的增益自动可控型光电集成光接收机.整体电路包括光电探测器、跨阻放大器、两级增益放大器、输出缓冲级、直流偏移消除模块和自动增益控制模块.为解除利用直流偏移消除电路检测峰值电压这种传统方案对消直流电容容值的限制,电路设计了同时具有峰值检测和增益控制功能的自动增益控制模块,并引入放电复位电容来控制采样时间.为了稳定差分电路的直流工作点,并避免引入过多功能模块对电路噪声的恶化,设计了结构灵巧的直流偏移消除电路.同时,为了提升电路带宽,还设计了带射随器反馈的共射跨阻放大器、带简并电容的Cherry-Hooper增益放大器以及可有效降低输入电容对级联电路带宽限制的f_T倍频器.仿真结果表明,在电源电压为3.3 V、输入光功率-10 d Bm的情况下,所设计的光接收机电路增益为80.2 dB?,-3 dB带宽为34.8 GHz,带宽范围内等效输入噪声电流小于35 pA/■.输入光功率在-15～-3 dBm范围内,电路可实现对增益的自动控制,输出摆幅约500 mV,波动小于10%.在40 Gb/s的传输速率下,电路眼图清晰方正,无明显的欠冲与过冲,交叉点清晰,张开度良好,有望用于高速单片集成光接收机中.     

前馈型轨到轨恒跨导恒增益CMOS运算放大器

设计了一种恒跨导恒增益的轨到轨运算放大器.输入级采用一倍电流镜控制的互补差分对结构,实现轨到轨和恒跨导.通过分析运算放大器电压增益随共模电压变化的原因,提出了一种前馈型恒增益控制模块,可以根据共模电压开启或关闭附加电流源,使运算放大器电压增益保持恒定.输出级采用前馈型AB类输出结构,以达到轨到轨输出效果.采用Chartered公司0.35μm工艺进行流片,仿真及测试结果表明:该运算放大器的直流开环增益为125dB,单位增益带宽为8.879MHz,在整个共模范围内电压增益最大变化率为1.69%.     

一种基于叠层电感的25Gb/s 30dB限幅放大器

提出一种采用叠层电感(Stacked Inductor)的25Gb/s 30dB的限幅放大器(Limiting Amplifier,LA),相对于传统限幅放大器,该放大器面积更小.改进的Cherry-Hooper放大器能够解决增益和电压余度(Voltage Headroom)之间的折中问题,因此具有3级级联的该放大器组成了本电路的核心增益级.直流失调消除电路由低通滤波器和放大器组成,同时利用密勒效应实现电容倍增从而节约电容面积.为了在印刷电路板上单独测试LA,将连续时间均衡器以及具有前馈均衡的输出驱动器都集成在本芯片上.该设计采用TSMC 65nm工艺进行流片验证,测试结果表明3dB带宽达到17.5GHz,增益为29.0dB;在电源电压为1.1V的情况下,核心增益级功耗为25.3mW,占用0.072mm2面积.     

高速高精度模数转换器的数字后台校准算法

研究了模数转换器(ADC)的数字后台校准技术,提出了一种针对2.5 b/级高速高精度流水线ADC的数字后台校准算法.在2.5b/级电容翻转式余量增益电路(MDAC)中注入与输入信号相关的抖动信号,提取MDAC中由于电容失配和放大器增益有限性造成的非线性误差,并在最终的数字输出端对这些误差进行校准.文中提出的数字后台校准算法具有电路实现简单、不中断ADC正常工作、适合高速高精度流水线ADC等优点,能有效地降低电容失配和放大器有限增益等非理想因素对流水线ADC精度的影响.仿真结果表明,经校准后的ADC信号噪声失真比可从63.3dB提高到78.7dB,无杂散动态范围由63.9 dB提高到91.8 dB.