新型低功耗320×288 IR ROIC中列读出级的设计

介绍了320×288红外（IR）读出电路（ROIC）中列读出级的低功耗设计。采用新型的主从两级放大的列读出结构和输出总线分割技术相结合。其中主放大器完成电荷到电压的转换，从放大器完成对输出总线的驱动来满足一定的读出速度，总线分割是把320列分组来减少输出总线上的负载电容。通过spice的仿真可以发现，与传统的列读出级相比，这种新型结构的功耗由原来的47mW降到了现在的6．74mW，节省了80％以上的功耗。     

新型低功耗320×288 IR ROIC 中列读出级的设计

介绍了320×288红外(IR)读出电路(ROIC)中列读出级的低功耗设计。采用新型的主从两级放大的列读出结构和输出总线分割技术相结合。其中主放大器完成电荷到电压的转换,从放大器完成对输出总线的驱动来满足一定的读出速度,总线分割是把320列分组来减少输出总线上的负载电容。通过spice的仿真可以发现,与传统的列读出级相比,这种新型结构的功耗由原来的47mW降到了现在的6.74mW,节省了80%以上的功耗。     

非制冷热释电红外焦平面阵列读出电路的新型结构

提出一种带有列共用结构的电容跨阻放大器(CTIA)读出结构, 以实现高线性度、低功耗、低噪声和较大输出范围。该结构可以降低像素结构的复杂性, 提高电路设计的灵活度。电路采用奇偶行交替连续读出的方式。采用0.35μm DPTM工艺, 利用该结构设计一个原型芯片。电源电压为5 V, 每列CTIA结构功耗约为29.3 μW, 线性度为99.98%。该原型芯片可以被扩展为320×240阵列。     

红外探测器的读出电路设计

为减少电路功耗和噪声,基于0.35μm n-well CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)工艺,设计了320×240焦平面探测阵列的读出电路。该电路给出了一种新型单级电容跨导放大器,采样保持电路为相关双采样电路。电容跨导放大器采用稳定的偏置电路。该电路每帧图像的输出时间为10 ms,输出图像为100帧/s。     

流水线模数转换器中高速低功耗开环余量放大器的设计

为了降低流水线模数转换器(ADC)中余量放大器的功耗并提高其速度,提出了一种新的开环余量放大器结构及其增益控制方法.该放大器采用简单差动对结构,并使用放大器的复制电路和一个差动差值放大器来控制主放大器输入对管的跨导,以稳定开环余量放大器的增益.所提出的放大器结构可以工作在低电源电压下,而且不需要共模反馈电路,与采用共源共栅结构和共模反馈的开环放大器相比,功耗更低,响应速度更快.仿真结果表明,所提开环余量放大器的功耗仅为5.5mW,在满幅度阶跃输入的情况下,输出建立时间小于3ns.将该开环余量放大器应用到采用数字校准的流水线ADC中,实现了采样率为4×107s-1的12位模数转换.     

一种高性能低功耗两级全差分运算放大器设计

分析并设计了一种高速、高增益、低功耗的两级全差分运算放大器.该运算放大器用于高速高精度模数转换器中.运算放大器第一级采用增益自举cascode结构获得较大的直流增益,采用2个新的全差分运算放大器替代传统的4个单端运算放大器作为增益自举结构.该放大器采用SMIC 0.18μm CMOS工艺设计,电源电压1.8 V,直流增益125 dB,单位增益带宽300 MHz(负载3 pF),功耗6.3 mW,输出摆幅峰峰值达2 V.     

高速CMOS运算跨导放大器

基于全差分结构介绍一种高速CMOS运算跨导放大器,该放大器由折叠共源共栅输入级和共源增益输出级构成,输出级采用极点-零点补偿技术以获取更大的带宽和足够的相位裕度。电路可用在10位20 MSps全差分流水线A/D转换器的采样/保持级或级间减法/增益级中。经过优化设计后,该放大器在0.6μmCMOS工艺中带宽为290 MHz,开环增益为85 dB,功耗为16.8 mW,满足高速A/D转换器要求的性能指标。     

InAlAs/InGaAs HEMT跨阻前置放大器的设计与实现

提出了基于耗尽型InAlAs/InGaAsHEMT器件的光纤通信接收机中的单电源跨阻前置放大器电路，并给出了设计方法与实验结果，该前置放大器采用单电源供电，单端输入，双端差动输出，由两级源级跟随器，一级输出级以及一个反馈电阻组成。当前置放大器工作在2.5Gbit/s时，跨阻可达62.5dBΩ，采用＋5V电源供电，功耗为272mW。     

一种用于高速A/D转换器的全差分、低功耗CMOS运算跨导放大器(OTA)

介绍一种全差分、低功耗CMOS运算跨导放大器（OTA）。这种放大器用于10位分辨率、30MHz采样频率的流水线式A／D转换器的采样－保持和级间减法－增益电路中。该放大器由一个折叠－级联OTA和一个共源输出增益级构成,并采用了改进的密勒补偿,以期达到最大的带宽和足够的相位裕度。经过精心设计,该放大器在0．35μmCOMS工艺中带宽为590MHz,开环增益为90dB,功耗为15mW,满足高速A／D转换器要求的所有性能指标。     

一种低功耗GaN基紫外焦平面读出电路设计

针对GaN基紫外焦平面,采用单端放大器的CTIA结构作为输入级,设计了一种小面积低功耗的读出电路,分析了电路的电荷增益、注入效率、功耗与噪声等性能指标。通过使用边积分边读出模式工作,电路功耗显著下降,当面阵大小为M×N时,仅与列数N有关。仿真结果表明,电路工作正常,电荷增益为1.6μV/e,注入效率可达96.8%,输出线性度大于99%,对噪声具有很好的抑制作用。     

宽摆幅高速高精度级间增益放大器的优化设计

为了满足1024×1024像素焦平面红外探测器高速采集系统中模数转换器的需求,采用0.35μm CMOS工艺技术,设计了12-bit、40-Msample/s的流水线模数转换器第一级的级间增益放大器.在传统两级运放的基础上,采用交叉耦合的AB类输出级和共源共栅补偿,提高了输出摆幅和带宽,并通过数学工具对功耗进行了优化.在电路设计基础上完成了版图设计与后仿真,达到直流增益92 dB、输出摆幅4 V、静态功耗35 mW、反馈系数1/4的情况下带宽达到170 MHz、相位裕度69°等指标,满足系统设计需求.     

带有源巴伦的CMOS宽带低噪声放大器设计

设计了一种400～800 MHz带有源巴伦的低噪声放大器(balun-LNA).电路输入级采用共栅结构实现宽带匹配,输出端使用共源漏技术来实现巴伦功能,将单端输入信号转变为差分输出信号,利用参数优化设计来降低噪声性能.电路采用TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺仿真,结果表明:在400～800 MHz工作频段内,balun-LNA的输入反射系数小于-12 dB,噪声系数为3.5～4.1 dB,电压增益为18.7～20.5 dB,在3.3V电压下功耗约为17.8 mW.     

一种用于光纤传输系统的10 Gbit/s SiGe HBT限幅放大器设计

作为光接收机前端的关键部分,限幅放大器要求具有高增益、足够带宽和大动态输入范围。利用IBM公司0．5μmSiGe BiCMOS HBT工艺设计了一种用于10Gbit／s光纤传输系统的限幅放大器。整个系统包括一个输入缓冲级、3个放大单元级、一个用于驱动50Ω传输线的输出缓冲级和一个失调电压补偿回路。模拟结果表明采用3．3V单电源供电时限幅放大器的功耗为200mW,S21小信号增益大于46dB,3dB带宽为8．5GHz,对于输入信号从10mV到1．5V的变化范围内输出信号幅值都可以恒定在800mVpp。     

基于放大器的新型混频器设计

设计了一种低电压、低功耗的新型混频器,主要应用于2.4 GHz ISM频段的无线通信系统中.先设计了一个2级放大器,再在2级放大器的中间插入1对吉尔伯特开关,就构成了一个基于放大器的混频器.混频器的供电电压为0.8 V,功耗为1.05 mW,三阶交调点为3.82 dBm,芯片面积为0.429 mm².在7 dBm的本振信号下,混频器具有13 dB的转换增益.     

新型低功耗QSBDI红外读出电路设计

提出了一种新型红外读出电路的像素结构--四像素共用BDI结构(Quad-Share Buffered Direct-Injection: QSBDI).在这种电路结构中,4个相邻的像素共用一个反馈放大器.在开关的控制下,像素可以实现积分然后读出(ITR)和积分同时读出(IWR)功能.在30 μm×30 μm的像素面积中,实现了略大于0.9 pF的电容和4.2 pC的电荷存储能力,平均功耗只有500 nW.在实现低功耗的同时,该结构使像素级的固定模式噪声(FPN)只来源于局部的失配,与整个像素阵列的失配无关,从而使得这种像素结构非常适用于大规模2-D 读出电路(Readout IC:ROIC).后续的版图设计以及后仿真也表明这种像素结构是一种非常实用的像素结构.基于该结构的128×128的测试芯片已经设计完成,将在0.5 μm工艺下进行流片测试.     

基于多级放大结构的高速低功耗时间数字转换器设计

提出一种多级放大时间数字转换器新型结构。该结构由粗测和细测组成, 粗测部分利用延时链得到小于一个延时单元的关键余量, 并设计了面积小、功耗低的关键余量选择逻辑。细测部分, 利用两倍时间放大器和过半判断器从高位到低位依次产生4位二进制码。在SMIC 65 nm工艺下仿真, 新型结构的分辨率为1.44 ps, 量程为736 ps, 转换速度可达470 MS/s, 在100 MHz频率下, 平均功耗仅为1.3 mW。对两倍时间放大器设计了校准电路, 提高了抵抗PVT的能力, 得到良好的积分非线性。     

新型低压微功耗伪差分跨导放大器设计

本文针对全差分跨导放大器电源电压偏高、功耗较大,以及常规伪差分跨导放大器增益和共模抑制比不高的问题,采用带反相器和共模前馈的伪差分输入级、自偏置电流镜结构的输出级,以及正体偏置技术和TSMC 40nm CMOS工艺,设计一个新型低压微功耗高增益高共模抑制比的伪差分跨导放大器。Cadence Spectre仿真结果表明,在0.5V的电源电压下,该跨导放大器的开环增益为51.8dB,单位增益带宽为18.6 MHz,相位裕度为70°,共模抑制比达到135dB,电源抑制比达到107dB,而功耗仅为3μW,具有较好的综合性能,可作为大多数要求较高的前端微弱信号放大器。     

1.5 V低功耗CMOS恒跨导轨对轨运算放大器

运算放大器是模拟集成电路中用途最广、最基本的部件。随着系统功耗及电源电压的降低,传统的运算放大器已经不能满足低压下大共模输入范围及宽输出摆幅的要求。轨对轨运算放大器可以有效解决这一问题,然而传统的轨对轨运算放大器存在跨导不恒定的缺点。本文设计一种1.5V低功耗CMOS恒跨导轨对轨运算放大器,输入级采用最小电流选择电路,不仅实现了跨导的恒定,而且具有跨导不依赖于理想平方律模型、MOS管可以工作于所有区域、移植性好的优点。输出级采用前馈式AB类输出级,不仅能够精确控制输出晶体管电流,而且使输出达到轨对轨全摆幅。所设计的运算放大器采用了改进的级联结构,以减小运算放大器的噪声和失调。基于SMIC0.18μm工艺模型,利用Hspice软件对电路进行仿真,仿真结果表明,当电路驱动2pF的电容负载以及10kΩ的电阻负载时,直流增益达到83.2dB,单位增益带宽为7.76MHz,相位裕度为63°;输入输出均达到轨对轨全摆幅;在整个共模输入变化范围内跨导变化率仅为2.49%;具有较高的共模抑制比和电源抑制比;在1.5V低压下正常工作,静态功耗仅为0.24mW。     

新型多CPU STD总线工业控制机

介绍了一种新型多ＣＰＵＳＴＤ总线工业控制机的设计思路及其硬件和软件的实现方法．该控制机采用主从式结构，主、从ＣＰＵ之间通过中断式总线１／Ｏ方式完成数据交换．主、从ＣＰＵ分别配有各自的输入、输出通道，主ＣＰＵ完成系统的管理及检测，从ＣＰＵ可以实现双回路调节器功能；主、从ＣＰＵ之间互为热备份．硬件与软件设计采用模块化结构和异常陷井等容错技术，提高了系统的可靠性和可靠性／价格比．应用情况表明，该系统在功能及可靠性等方面均取得了今人满意的结果．     

一种高速CMOS预放大锁存比较器

介绍了一种适合于高速模数转换器(ADCs)的预放大-锁存(preamplifier-latch)CMOS比较器.此电路结构包括一个预放大器、锁存比较器和输出缓冲器.在预放大器和正反馈锁存比较器之间加入分离电路,以此来减少回扫(kickback)噪声对电路的影响.采用0.35 μm标准CMOS工艺库,在Cadence环境下进行仿真,该比较器在时钟频率为500 MHz,采样频率为40 MHz的时候,可以达到30 μV的精度,功耗大约为0.6 mW.