0.1-1.2GHz宽带巴伦低噪声放大器设计

提出了一种可用于0.1-1.2 GHz射频接收机前端的宽带巴伦低噪声放大器(Balun-LNA).采用噪声抵消技术,输入匹配网络的沟道热噪声和闪烁噪声在输出端被抵消,在宽带内可同时实现良好的输入匹配和低噪声性能.通过分别在输入匹配级内增加共源放大器,在噪声抵消级内增加共源共栅放大器实现单端转差分功能.电路采用电流复用技术降低系统功耗.设计基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,LNA的最大增益达到13.5dB,噪声系数为3.2-4.1 dB,输入回波损耗低于-15 dB.在700 MHz处输入1 dB压缩点为-8 dBm,在1.8 V供电电压下电路的直流功耗为24 mW,芯片面积为0.062 5 mm 2 .     

应用于有源巴伦的新型幅度相位间接纠正技术

针对毫米波频段下有源巴伦输出端口间存在的幅度和相位失配问题,提出了一种新型幅度相位间接纠正技术.该技术利用共射共基结构将输入的幅度与相位误差进行平均分配和重组,同时将输入信号间的未知变量误差转化为内部纠正电路中的固有误差,从而实现对原误差的限制和间接纠正,继而产生一对新的理想差分输出信号.构建数学模型进行分析与推导,证实了该技术在理想情况下的可行性,并通过电路仿真对理论进行验证.仿真结果表明,该纠正电路3 dB带宽为96～113 GHz,峰值增益为12.7 dB.在105 GHz频率下,对于幅度误差为0～10 dB,相位误差在10°～110°范围内变化的所有输入信号,输出信号间幅度误差均小于0.3 dB,相位误差均小于5.3°,电路总功耗为54 mW.     

一种CMOS四象限模拟乘法器电路结构

本文提出了一种CMOS四象限模拟乘法器的新电路结构。用SPICE—2G6电路模拟程序,并以MOS晶体管的第二类模型参数对所设计电路进行了模拟。模拟结果表明:当电源电压为±8V时,输入信号范围可达10V;在此范围内,对X方向和Y方向的平衡差动输入信号,电压传输特性的最大非线性误差分别为满度输出的0.81%和0.52%;对X方向和Y方向输入信号的-3 dB带宽分别为0～1.5MHz和0～0.6MHz;在0～1 MHz带宽内的输出噪声电压为1.51mV。     

一种用于低功耗、高精度ADC的采样/保持电路

提出了一种改进型两级运算跨导放大器,采用class-AB输出级,电平位移技术以及嵌套式密勒补偿技术,设计并实现了一个采样/保持电路,用于12位精度、40 MHZ转换速率的流水线模/数转换器.在输入信号19 MHz频率以及±1.2 V信号摆幅下,采样/保持电路的频谱分析结果表明,输出信号的信噪失真比达到101.7 dB,无杂散动态范围达到111.8 dB该电路采用TSMC 0.18/μmCMOS工艺,电源电压为1.8 V,功耗仅为5 mw.     

基于传输线CMOS肖特基二极管W波段混频器

采用130 nm CMOS工艺,设计一种工作频率在94 GHz的高频无源混频器.该混频器为单平衡式结构,主要采用具有良好高频特性的肖特基势垒二极管与互补型传导传输线(CCS-TL)来实现.电路主要分为三部分:环形波导耦合器(Rat-race coupler),反向并联二极管对,低通滤波器.输入本振信号频率94 GHz,射频信号频率94.1 GHz,输出中频信号频率100 MHz.在电路直流偏置电压为0.5 V,本振信号PLO=0 dBm时,混频器的变频损耗为17 dB,P_(LO)=10 dBm,变频损耗为14.6 dB.经测试LO端口与RF端口的回波损耗分别为-13.4 dB,-16.7 dB,LO与RF的隔离度为26.2 dB.     

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。     

一种用于脉冲超宽带接收机的0.18-μm CMOS工艺的高增益检波器

设计了一个用于非相干脉冲超宽带接收机的0.18-μm CMOS工艺的能量检波器.该检波器包含了输入匹配模块、平方电路、翻转电压跟随器-电流检测电路、跨导级以及输出缓冲器.平方电路运用饱和区晶体管的平方律特性对输入差分信号进行平方,所得到的输出电流由翻转电压跟随器-电流检测电路转换成电压.跨导级对该信号进行放大并积分得到所接受的能量.测试结果可以看出,当输入信号的峰峰值超过60mV时,在高达300 MHz的频率下检波增益可以达到10 dB.而最小检测幅度为13 mV,此时的检波增益为5 dB.在移除输出缓冲器之后,输出脉冲的幅度将增加一倍.不计及测试焊盘,芯片面积为0.23 mm×0.3 mm.电路由一个1.8 V的电源供电,核心电路电流为3.5 mA.该检波器已成功应用于开关键控方式的接收机以实现高速宽带通信.     

应用于DVB-T系统的RSSI设计

设计并实现了基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺应用于DVB-T系统的RSSI电路.核心电路采用非平衡源极耦合对结构作为整流器,具有良好的全波整流功能;放大器采用折叠式二极管负载结构,既适合低电源电压工作,又具有良好的工艺和温度稳定性;偏置电路采用自举基准源,具有良好的电源抑制比.芯片测试结果表明:在供电电压为1.8 V时,该RSSI的功耗为3.7 mW;在输入信号频率为36 MHz,功率为-31.5～-11.5 dBm的动态范围内,输出的指示直流电压为1.54～0.54 V,非线性误差小于±1.2 dB,实现了功率指示功能.     

一种基于电平位移电路的低电压全摆幅CMOS运放

为解决阈值电压对电源电压和输入信号的受限问题,提出一种实用的电平位移电路,为运放的输入级提供良好的电平位移。采用互补金属氧化物半导体(CMOS)0.5μm工艺设计的低电压全摆幅CMOS运算放大器,中间级采用适合低电压工作的低压宽摆幅共源共栅结构,输出级采用传统的Class A类得到轨至轨的输出。采用Hspice软件对所设计的电路进行仿真。研究结果表明:当电源电压降至或者小于NMOS与PMOS的阈值电压之和时,在任何共模输入电压下,该运放都能正常工作,实现输入级的全摆幅和恒跨导;在1.3 V单电源供电情形下直流开环增益达106.5 dB,单位增益带宽为2.3 MHz,功耗178.8μW。电路结构简单紧凑,具有实用的电平位移功能,适合于低电压应用。     

用于单片集成真空传感器的SAR型ADC设计

设计了一款适用于单芯片集成真空传感器的10位SAR型A/D转换器.轨至轨比较器通过并联两个互补的子比较器实现.信号采样时,比较器进行失调消除,提高电路的转换精度.电路采用0.5μm2P3M标准CMOS工艺制作.系统时钟频率为20MHz,输入电压范围为0～3V.在1.25MS/s采样率和4.6kHz信号输入频率下,电路的信噪比为56.4dB,无杂散动态范围为69.2dB.芯片面积为2mm2.3V电源电压供电时,功耗为3.1mW.其性能已达到高线性度和低功耗的设计要求.