一种低功耗高精度电流比较器的设计

针对传统电流比较器功耗高、精度低等问题,提出了一种基于Wilson电流源的CMOS电流比较器电路.它由Wilson电流源、差分放大器和输出增益级3部分组成.由于Wilson电流源具有较好的恒流特性以及较高的输出阻抗,所以该电流比较器具有较高的比较精度和低延迟的传播特性.采用TSMC 0.18 CMOS工艺HSPICE模型参数对该电流比较器的性能进行了模拟,该电路具有较高的比较精度,当参考输入电流为5 nA时,电路正常工作.当输入差分电流为1μA时延迟为2.2 ns,电路的功耗在TT(typical)工艺角下为95μW.结果表明,该CMOS电流比较器具有较大的速度/功耗比,性能受工艺偏差影响较小,适用于高速、低功耗电流模集成电路.     

0.18μm CMOS工艺下全摆幅恒跨导放大器设计

基于标准0.18μm CMOS工艺,设计一款输入恒跨导、输出全摆幅的运算放大器.利用最小电流选择电路实现输入的恒定跨导,并采用前置Class AB的结构提高输出驱动能力,实现最大的输出摆幅;同时引入内嵌式的米勒补偿电路来保证放大器工作的稳定性.设计结果表明:在典型工艺角下,0.0~1.8V的共模输入范围内,跨导的变化仅为1.6%,输出摆幅范围为0.005~1.800V,开环增益107.9dB,相位裕度为61.2°,功耗为658.8μW.     

36 mW 2抽头40 Gb/s四级脉冲幅度调制发送器的设计

基于SMIC 65-nm CMOS工艺设计了一种40Gb/s低功耗四级脉冲幅度调制(PAM4)发送器。设计中的预加重抽头只在输出信号电平转换后紧跟的单位时间间隔内才向输出节点注入电流。当输出信号不进行电平转换时,电流不流经预加重抽头,解决了现有预加重结构浪费功耗的问题。预加重抽头采用了一种新型的基于可开关电流源的低电压差分信号(LVDS)驱动单元,使得电路可以在高速下消除功耗浪费。电路采用了PAM4调制,降低了带宽的要求。仿真中使用的信道在20GHz的损耗为20.2dB。结果表明,经过预加重,接收端的信号的眼图高度120mV,眼图宽度为30ps。40Gb/s发送器电路的功耗为36mW,能效为0.9pJ/b。     

一种新型低压低功耗伪差分环形压控振荡器设计

基于交叉耦合技术提出了一种新型低压低功耗伪差分环形压控振荡器(VCO).电路整体包括新型伪差分环形压控振荡器、输出整形缓冲(buffer)电路两个部分.在VCO电路中采用了尾电流源控制的反相器为基本延时单元,实现了一种新型低压低功耗伪差分环形振荡器设计,并采用线性化技术改善调节线性度.利用输出buffer对VCO输出波形进行整形,消除了这种结构下输出摆幅受到尾电流源影响而不能达到轨到轨摆幅的限制.基于0.13μm标准CMOS工艺,利用cadence spectre进行仿真验证,前仿真结果表明在电源电压为1.2V时,该VCO相位噪声为-100.58dBc/Hz@1 MHz,功耗为0.92mW,在0.45~1V的电压范围内,频率调谐范围宽达0.303~1.63GHz,具有非常好的调节线性度,在电源电压为1V时仍然能正常工作.     

10 Gbit/s 0.18 μm CMOS激光驱动器的集成电路

为了得到低电压、低功耗、高速率的激光驱动器电路,采用0.18 μm CMOS工艺设计了10 Gbit/s的激光驱动器集成芯片.电路的核心单元为两级直接耦合的差分放大器和电流输出电路.为扩展带宽、降低功耗,电路中采用了并联峰化技术和放大级直接耦合技术,整个芯片面积为0.94 mm×1.25 mm.经测试,该芯片在1.7 V电源电压时,最高可工作在11 Gbit/s的速率上;当输入10 Gbit/s、单端峰峰值为0.3 V的信号时,在50 Ω负载上的输出电压摆幅超过1.7 V,电路功耗约为77.4 mW.进一步优化后,该电路可适用于STM-64系统.     

恒定、匹配的大电流输出电荷泵电路

用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计了一种应用于5 GHz锁相环型频率合成器中的电荷泵电路.该电路运用单位增益运放电路和自偏置共源共栅电流源电路实现了充放电流的高度匹配.充分利用单位增益运放电路减小电荷泵输出端的电荷共享现象,使电荷泵电路结构较简单并减小了功耗.Spectre后仿真表明,在电源1.8 V、输出电压0.5-1.3 V,充放电流失配率小于0.8%,电流绝对值偏移率小于0.6%,最大功耗8.53 mW.     

低功耗高电源抑制比CMOS带隙基准源设计

基于Ahujia基准电压发生器设计了低功耗、高电源抑制比CMOS基准电压发生器电路.其设计特点是采用了共源共栅电流镜,运放的输出作为驱动的同时还作为自身的偏置电路;其次是采用了带隙温度补偿技术.使用CSMC标准0.6μm双层多晶硅n-well CMOS工艺混频信号模型,利用Cadence的Spectre工具对其仿真,结果显示,当温度和电源电压变化范围为-50-150℃和4.5-5.5 V时,输出基准电压变化小于1.6 mV(6.2×10-6/℃)和0.13 mV;低频电源抑制比达到75 dB.电路在5 V电源电压下工作电流小于10 μA.该电路适用于对功耗要求低、稳定度要求高的集成温度传感器电路中.     

一种高速低功耗内容寻址存储器的设计

提出了一种适用于TLB的低功耗内容寻址存储器电路,该电路用两级比较的方法实现TLB的查找功能．由功耗模型的分析得到低功耗CAM的最优设计参数,通过减小电压摆幅的办法进一步降低功耗．电路在0．18／μm 1P6M标准CMOS工艺上实现,仿真结果表明64路TLB的最大比较延迟为0．983ns,功耗为4．59μW／bit．     

一种低功耗低相位噪声的压控振荡器设计

就压控振荡器设计中如何实现低功耗和低相位噪声的问题,提出了一种改进型自开关偏置设计方法,在减小尾部偏置晶体管闪烁噪声的同时,抑制了负阻管1/f噪声的变频转化,有效地改善了带内相位噪声;同时采用线性区偏置和电流复用,实现低电源电压供电和低功耗,电路采用0.18μm标准CMOS工艺实现。通过对线性度、噪声和功耗的仿真测试,结果显示了设计的正确性。     

一种极低功耗CMOS运算放大器设计

提出了1种两级结构极低功耗CMOS共源共栅运算放大器,电路采用了体驱动技术,其主要MOS管工作在亚阈值状态.采用SMIC 0.18μm CMOS工艺进行设计,Spectre仿真结果表明,电路稳定工作电压可低至0.5 V,工作电流小于0.2μA,功耗小于0.1μW,开环增益为90.3 d B,单位增益带宽为3.2 k Hz.     

隔离可修调低功耗基准电压源

介绍了一种新型的可修调低功耗基准电压源。为适应低功耗集成电路应用,该设计采用共源共栅结构代替传统的放大器结构,使基准电压源的功耗大大降低;为克服由模拟集成电路设计工艺波动而导致的电阻值不精确的问题,该设计引入了电阻修调电路,使该基准电压源在各个工艺角下都能有很好的基准电压输出。同时,隔离式的电阻修调改善了传统的直接熔丝修调带来的噪声影响。在SMIC 0.18μm 3.3V标准CMOS工艺下应用spectre仿真,结果表明,温度变化范围为-40℃~100℃时,温度变化1℃,电压变化量为十万分之一,室温下的参考电压输出为1.22V,3.3V电源电压下的功耗约为3.6μW。该基准电压结构适用于低功耗集成电路设计。     

一种电流求和型的低功耗Bandgap电压基准源

为满足标准P阱CMOS工艺要求 ,设计了一种新的电流求和型Bandgap电压基准电路 ,实现了相对于地的稳定电压输出 ,并且能提供多电压基准输出 .电路采用 0 6μmUMCP阱CMOS工艺验证 ,HSPICE模拟结果表明 :电路输出基准电压为 80 0mV ;在 - 40～ 85℃的温度变化范围内 ,电路温度系数仅为 1 4× 1 0 -6/℃ ;电源电压为 3 5V时 ,电路功耗低 ,消耗电流仅为 1 5 μA .该电路不需改变现有工艺 ,输出灵活 ,有望在多基准电压的低功耗系统中获得较广泛的应用     

低电压、低功耗CMOS基准电压源的设计

为了有效降低模拟集成电路的功耗,提高工艺兼容性,文中提出了一种全CMOS结构的低电压、低功耗基准电压源的设计方法.该方法基于工作在亚阈值区的MOS管,利用PTAT电流源与微功耗运算放大器构成负反馈系统以提高电源电压抑制比.仿真结果表明:在1.0V的电源电压下,输出基准电压为609.mV,温度系数为46×10-6/K,静态工作电流仅为1.23μA;在1.0～5.0V的电源电压变化范围内,电压灵敏度为130μV/V,低频电源电压抑制比为74.0dB.由于使用了无寄生双极型晶体管的全CMOS结构,该电路具有良好的CMOS工艺兼容性.     

无线传感网射频芯片中4.8GHz低功耗压控振荡器设计

为满足无线传感网射频收发芯片中频率综合器的应用需求,采用TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺设计并实现了一个4.8 GHz低功耗LC压控振荡器.电路核心采用电流源偏置的互补差分负阻LC振荡器结构以及3 bit开关电容阵列,输出采用共源级缓冲.给出了电路设计,对噪声抑制进行了分析,并在Cadence环境下完成了版...     

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。     

基于源极输入负反馈的高输出电阻单元

提出一种从源极输入的负反馈方法,不仅使电阻单元具有较大的电阻值而且有全摆幅的输出.利用TSMC 180nm CMOS工艺仿真此大电阻单元,Spectre RF的仿真结果表明,本论文中设计的电阻单元的输出摆幅较已有负反馈的电阻,从0.65 V至VDD提高到0.12 V至VDD,适用于大多数电路中的高电阻需求,可以实现轨对轨的输出.     

一种宽频带大摆幅的三级CMOS功率放大器

设计了一种用于耳机驱动的CMOS功率放大器,该放大器采用0.35μm双层多晶硅工艺实现,驱动32Ω的电阻负载.该设计采用三级放大两级密勒补偿的电路结构,通过提高增益带宽来提高音频放大器的性能.仿真结果表明,该电路的开环直流增益为70dB,相位裕度达到86.6°,单位增益带宽为100MHz.输出级采用推挽式AB类结构,能有效地提高输出电压的摆幅,从而得到电路在低电源电压下的高驱动能力.结果表明,在3.3V电源电压下,电压输出摆幅为2.7V.     

基于非晶氧化物TFTs的反相器设计

针对单极型非晶氧化物薄膜晶体管(TFT)逻辑电路存在较大功耗等问题,提出一个采用动态负载的三级架构反相器.该反相器基于Pseudo-CMOS(伪互补金属氧化物半导体)拓扑结构,采用由输出信号驱动的动态负载替代Pseudo-CMOS反相器中的二极管连接负载,使输入级的输入管与负载管驱动信号互补,实现反相器零静态电流,并弱化了功耗与摆幅的制约关系.基于TFT的电流公式,讨论了反相器中晶体管的宽长比对输出摆幅和功耗的影响,通过优化晶体管的宽长比进一步提高输出摆幅,降低电路功耗.在Silvaco软件中仿真验证结果表明:在相同的工艺条件下,与Pseudo-CMOS反相器相比,采用动态负载的三级架构反相器输出摆幅提高了13.13%,并显著降低了静态电流.     

一种低电压、低功耗CMOS基准电压源的设计

本文设计了一种低电压、低功耗、高电源抑制比CMOS基准电压源。该电路基于工作在亚阈值区的MOS管,利用PTAT电流源与微功耗运算放大器构成负反馈系统以提高电源电压抑制比。SPICE仿真显示,在1V的电源电压下,输出基准电压为609mV,温度系数为72ppm/℃,静态工作电流仅为1.23μA。在1-5V的电源电压变化范围内,电压灵敏度为130μV/V,低频电源电压抑制比为74dB。该电路为全CMOS电路,不需要用到寄生PNP三极管,具有良好的CMOS工艺兼容性。     

用于高速PLL的CMOS电荷泵电路

提出了一种应用于高速锁相环中的新型CMOS电荷泵电路．电荷泵核心部分为一带有参考电压电路的双管开关型电路,并对运放构成的反馈回路进行了改进,降低了电荷泵输出电压的抖动．电路采用chartered0．35μm 3．3 V CMOS工艺实现,模拟结果表明电流源输出电压在1～3V区间变化,其输出电流基本无变化,上下电流的失配率小于0．6％,具有很高的匹配性．在3．3V电源电压下,电荷泵输出电压的范围为0～3．1V,具有宽摆幅和低抖动（约0．2mV）等优点,能很好地满足高速锁相环的性能要求．