一种适用于低电压应用的低漏电高性能电荷泵

文章提出一种适用于低输入电压应用的新型电荷泵,电路采用一种由NMOS晶体管和小电容组合而成的电压转换开关,通过将开关的栅极连接到时钟信号以控制电荷泵各阶之间的节点电压的变化,使得电荷泵的电荷转移开关阻值降低,同时反向漏电流减小.以4阶电荷泵为例,采用SMIC 40 nm CMOS标准工艺库进行仿真以验证该结构的有效性....     

一种改进型高性能CMOS锁相环电荷泵的设计

设计了一种高性能锁相环电荷泵电路.该电路采用UMC 0.18μm Mix-Mode CMOS工艺实现.仿真结果表明,通过利用电荷共享加速电流镜的开启,该电荷泵开启时间仅为0.3 ns,不会产生鉴相死区,能较好地抑制时钟馈通、电荷注入等非理想特性的影响,并且适合于低电压工作.通过与传统型及参考型两种电荷泵电路的仿真对比,验证了所设计电荷泵的优越性.     

一种避免串通电流产生的交叉耦合电荷泵设计

针对传统电荷泵的串通现象,提出了一种采用非交叠时钟控制的输入范围宽、输出纹波小、能有效避免串通现象产生的高压交叉耦合电荷泵,从而提高电压增益和效益;同时,设计出一种具有负反馈调节能力,可以跟随输入电压调节的移位电平产生电路,输出纹波约15mV,具有较高的抗干扰能力.基于0.35μm BCD(bipolar CMOS DMOS)工艺进行电路设计,Spectre仿真结果表明:该电路的工作电压范围为4~24V,可驱动1mA的负载电流,最大升压效率高达99.89%,并且电压增益可以调节.     

一种新型正负倍压双输出电荷泵电路的设计

采用电荷泵电路实现电压倍增的原理,设计出一种新型正负倍压双输出电荷泵电路,该电路可以将＋5 V电源输入转换为广泛应用于接口电路中的±10 V电源电压,尤其适用于无法使用到±10 V电源的场合.该设计采用6μm铝栅工艺库对该电路进行了仿真,其仿真结果与理想值基本一致.     

一种可用于高性能锁相环的CMOS电荷泵

文章提出了一种可用于高性能锁相环的CMOS电荷泵,电路采用电流舵技术来缩短切换时间,通过降低差分对管栅电压的变化速率,显著地减小了毛刺,使输出电流波形更平滑、输出电压谐波分量更低,该电路同时还消除了死区现象;最后用CMOS电荷泵与一种典型电荷泵作仿真结果对比,突出了CMOS电路的优点。     

一种用于锁相环的正反馈互补型电荷泵电路

给出了一种新型的互补型电荷泵电路．采用正反馈技术,电路由CSMC1．2μm CMOS工艺实现,可工作在2V的低电压下．Spectre仿真结果显示,电荷泵的工作频率为100MHz时,功耗为0．08mW,输出信号的电压范围宽(0～2V),电路速度快,波形平滑,抖动小,在不增加电路功耗的前提下消除了传统电荷泵电路的电压跳变现象．该电荷泵电路可以很好地应用于低电源电压、高频锁相环电路．     

电荷泵锁相环设计方法研究

在归纳单端输出电流型电荷泵锁相环设计方法的基础上 ,给出单端输出电压型电荷泵锁相环的两种设计方法 :直接近似为电流型输出 ;串接电阻转换为电流型输出 .实验验证了其正确性 ,从而纠正了 Motorola公司设计方法的错误     

一种高性能4阶电荷泵锁相环的设计

文章设计了一款完全集成的高性能4阶电荷泵锁相环.根据系统性能要求,该锁相环的环路滤波器选用3阶无源低通滤波,其他模块在典型结构的基础上采取了改进措施以获得高性能.首先,利用MATLAB进行系统建模,获得锁定时间和环路参数;然后给出了关键电路的结构以及前、后仿真的结果.在SMIC0.35μm 2P3M CMOS工艺条件下,该锁相环的正常工作范围为60～640 MHz,400 MHz时周期到周期抖动为96 ps,面积为0.38 mm2.内嵌本电路的一种DAC芯片已交付数据,成功参加MPW项目流片.     

电荷泵锁相环设计方法研究

在归纳单端输出电流型电荷泵锁相环设计方法的基础上,给出单端输出电压型电荷泵锁相环的两种设计方法,直接近似为电流型输出;串接电阻为电流型输出,实验验证了其正确性从而Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司设计方法的错误。     

一种应用于射频接收机的电流舵电荷泵设计

电荷泵锁相环(charge pump phase-locked loop, CPPLL)作为频率合成器(frequency synthesizer, FS),广泛应用于接收机中来提供低杂散、低噪声、高频谱纯度的本振(local oscillator, LO)信号。电荷泵(charge pump, CP)作为关键模块之一,其存在的非理想效应以及失配会带来更高相位噪声影响锁相环(phase-locked loop, PLL)频率综合器输出本振的频谱纯度。基于台积电(Taiwan semiconductor manufacturing company,TSMC ) 0.18 μm CMOS工艺,采用电流舵电荷泵结构并加入泄漏电流模块设计了一款低电流失配率、低相位噪声的电荷泵电路,较好地克服了传统电荷泵所存在的非理想效应,使整个电荷泵电路的相位噪声保持在较低的水平。利用Cadence Spectre对电荷泵的整体性能进行仿真。仿真结果表明,供电电压为1.8 V时,电荷泵电流为31.71 μA,最大相位噪声为-230 dBc/Hz,在0.4~1.4 V输出电压范围内最大电流失配率仅有0.22%。     

一种基于三管开关结构的改进型电荷泵设计

提出了一种改进型电荷泵,通过三管开关结构减小了时钟馈通效应,同时将电流舵结构与全差分电荷泵结构相结合,在提升开关速度的同时,抑制了电流失配、电荷共享和电荷注入等非理想效应。仿真实验结果表明,在电荷泵的充放电电流为10μA时,时钟馈通所引起的尖峰电流最大值仅为11.26μA,所产生的压控振荡器控制电压纹波降至50%。将其应用于锁相环系统,锁相环输出时钟抖动从118ps降低到36ps。     

锁相环高性能电荷泵电路的设计

设计了一种新型电荷泵电路,该电路采用了差分反相器,可工作在2 V的低电压下,具有速度快、波形平滑、结构简单、功耗低等特点.HSpice仿真结果显示,电荷泵的工作频率为10 MHz时,功耗仅为0.1 mW,输出信号的电压范围宽(0~2 V).该电路可广泛应用于差分低功耗锁相环电路中.     

锁相环中低电流失配电荷泵的设计

提出了一种应用于低供电电压低相位噪声锁相环系统的低电流失配的电荷泵电路。仿真结果表明,输出电压0．4V～1．3V范围内。电荷泵上下电流失配小于1％,满足低供电电压锁相环系统对电荷泵的要求。电路采用中芯国际0．18μm标准数字工艺参数仿真。     

高性能电荷泵的锁相环电路

为满足锁相环电路高稳定性、低功耗的要求,提高其整体性能,通过对普通型电荷泵锁相环电路模块的改进,设计了一种高性能差分型电荷泵锁相环。该电路包括鉴频鉴相器、分频器、差分电荷泵和压控振荡器的电路结构。仿真结果表明：该差分型电荷泵锁相环的锁定时间为10μs、频率抖动为0.0002MHz、周期抖动为2 ps,与普通型电荷泵锁相环相比,可达到快锁低抖的目的。     

一种无阈值压降的可重构高功率密度电荷泵

文章通过折叠浮置电容的方法实现电荷泵片上实时重构,解决了可重构电荷泵中开关路径过多以及低电压转换倍率(voltage conversion ratio,VCR)时部分电容闲置的问题,降低了电荷泵内阻,提高了功率密度,降低了输出电压纹波;在此基础上,提出新的电平转换器(level shifter,LS)来产生开关管的控制信号,以消除开关管的阈值压降;同时采用双路LS交替输出的方法,使开关管的控制信号保持适当的死区时间,减小了反向电流。文中以4阶电荷泵为例,基于TSMC CMOS 0.18μm工艺库仿真验证了上述方案的可行性,该结构可在2×、3×、4×、5×这4种VCR之间实时转换,工作电压低至金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor,MOS)管阈值电压,空载条件下的输出电压能够达到理想值的97%以上。     

高速SerDes电路中电荷泵锁相环的设计

面向高速串行接口应用,设计一款低噪声、快速锁定的高性能锁相环电路,作为5 Gbit· s-1数据率的SerDes发射芯片的时钟源。该设计通过锁存RESET方式增加延迟时间,以减小鉴频鉴相器的死区效应,降低锁相环整体电路的杂散;其压控振荡器采用4 bit二进制开关电容的方法,将输出频率划分为16个子频带,以获得较大的输出频率范围,同时又不增加压控振荡器的增益;在SMIC 55 nm工艺下完成锁相环电路版图设计,核心芯片面积为054 mm2。后仿真结果表明:输出频率覆盖46~56 GHz,1 MHz频偏处的相位噪声在-110 dBc·Hz-1 附近。测试结果显示,RMS 抖动和峰峰值抖动分别为287 ps和134 ps,整体电路功耗为37 mW。     

两种增强可靠性的电荷泵新结构

从器件可靠性角度出发提出两种升压电荷泵新结构.一种不需用高压工艺但是需要三阱工艺,一种既不需高压工艺也不需三阱工艺,可以用普通工艺实现.仿真结果表明电路性能符合理论分析.     

基于共享技术的电荷泵电路

为了减少芯片面积,提高电荷泵的增益,提出一种基于共享技术的电荷泵电路。通过改变两个子电荷泵的串并连接关系,既可以产生一种电压较高而电流驱动能力较小的负高压,也可以产生一种电压较低但是电流驱动能力很大的负高压,这不仅满足了系统在编程和擦除时对高压的不同需求,而且还节省了大约50%的芯片面积。电荷泵电路还采取了对其中P型M O S管的衬底电压进行动态控制的方法。模拟结果表明,该电荷泵的增益提高了大约14%。该电路特别适用于需要两种以上负高压以完成编程和擦除操作的快闪存储器。     

三阶电荷泵锁相环的改进型事件驱动模型

在分析电荷泵锁相环结构和原理的基础上,采用符号函数sign()来描述状态变化,建立一个输入参考频率为50 MHz,输出频率为900 MHz的三阶电荷泵锁相环的事件驱动模型,通过设定模型中的参数,应用Matlab对模型进行仿真.结果表明:当输入频率为50 MHz时,此三阶电荷泵锁相环完全能够锁定,并且在锁定时,输出频率为900 MHz,达到设计目的,并且该事件驱动模型大大提高了效率.     

CMOS电荷泵的结构设计与分析

定量分析了CMOS电荷泵电路存在的漏电流和充放电流失配等不利因素.介绍了单端电荷泵和差分电荷泵的多种结构,包括传统三态型、电流舵型、差分输入单端输出型和全差分型,对其性能和应用进行了分析和比较.