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适用于全差分运算放大器的两级共模反馈结构

微电子学 2011年第2期41卷 172-175页

作者：尹浩陈必江李靖杜翎汤川洋于奇宁宁邓春健电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054 电子科技大学中山学院广东中山528402

针对两级全差分运算放大器对输入级和输出级不同的性能要求,设计了连续时间共模反馈电路和开关电容共模反馈电路,使运放在稳定电路直流工作点的同时提高输出摆幅。基于0.13μm CMOS混合信号工艺对电路进行仿真,结果表明,该运放两级共模... 详细信息

针对两级全差分运算放大器对输入级和输出级不同的性能要求,设计了连续时间共模反馈电路和开关电容共模反馈电路,使运放在稳定电路直流工作点的同时提高输出摆幅。基于0.13μm CMOS混合信号工艺对电路进行仿真,结果表明,该运放两级共模反馈瞬态输出的波动范围分别为1.06 mV和2.21 mV,在2.5 V电源电压下具有91.6 dB直流开环增益,负载电容为1.5 pF时单位增益带宽为1.163 GHz。

关键词：运算放大器连续时间共模反馈开关电容共模反馈

一种高增益带宽CMOS全差分运算放大器的设计

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微电子学 2009年第2期39卷 155-158,164页

作者：陈恒江刘明峰郭良权王成中国电子科技集团公司第58研究所江苏无锡214035

介绍了一种采用折叠式共源共栅结构的高增益带宽全差分运算放大器的设计和实现,详细讨论了折叠式共源共栅放大器的电路结构、共源共栅偏置电路,以及开关电容共模反馈电路(SCCMFB)。电路的设计基于CSMC 0.5μm DPTM 5 V混合信号工艺。仿... 详细信息

介绍了一种采用折叠式共源共栅结构的高增益带宽全差分运算放大器的设计和实现,详细讨论了折叠式共源共栅放大器的电路结构、共源共栅偏置电路,以及开关电容共模反馈电路(SCCMFB)。电路的设计基于CSMC 0.5μm DPTM 5 V混合信号工艺。仿真结果表明,该电路在5V电源电压下具有64 dB直流开环增益、155 MHz单位增益带宽。通过在一款ADC电路中流片验证,该放大器达到设计指标要求。

关键词：运算放大器折叠式共源共栅开关电容共模反馈

一种用于流水线ADC的CMOS运算放大器的设计

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煤炭技术 2010年第11期29卷 29-30页

作者：王金斗石家庄职业技术学院石家庄050081

设计了一种全差分高速高增益的CMOS运算跨导放大器。该放大器采用了折叠式共源共栅结构,并用增益自举技术提高运算放大器的直流增益。为了实现较大的输出电压摆幅和较低的电路直流功耗,主运放采用了开关电容共模反馈。该放大器可用于10... 详细信息

设计了一种全差分高速高增益的CMOS运算跨导放大器。该放大器采用了折叠式共源共栅结构,并用增益自举技术提高运算放大器的直流增益。为了实现较大的输出电压摆幅和较低的电路直流功耗,主运放采用了开关电容共模反馈。该放大器可用于10位50MHz的流水线ADC电路中。基于CSMC0.5工艺库,电源电压3.3V,仿真结果表明,在5p的负载电容下,运算放大器的增益为106dB,单位增益带宽为371MHz。

关键词：跨导运算放大器折叠式共源共栅增益自举开关电容共模反馈

12位1.25GS/s亚50mW射频采样流水线模数转换器研究

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12位1.25GS/s亚50mW射频采样流水线模数转换器研究

作者：李志航西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的不断发展,尤其是5G以及6G通讯标准的出现,对射频收发机的需求朝着更快速度以及更广的覆盖范围发展。直接射频或中频采样凭借其简单的结构,较低的成本等优势并随着GS/s级高带宽模数转换器(ADC)的发展,在射频接收机中... 详细信息

随着无线通信技术的不断发展,尤其是5G以及6G通讯标准的出现,对射频收发机的需求朝着更快速度以及更广的覆盖范围发展。直接射频或中频采样凭借其简单的结构,较低的成本等优势并随着GS/s级高带宽模数转换器(ADC)的发展,在射频接收机中得到了广泛的应用。而流水线ADC凭借其高速的优势,成为GS/s高性能ADC的首要选择,在更先进的工艺条件下可以发挥出结构独有的优势,设计出高速高性能的ADC满足无线通信、光谱测量以及示波器采样等应用的要求。然而高性能意味着对电路设计指标的要求更加严格,需要对现有的系统结构和电路模块进行研究并进行优化。尤其是在先进工艺下,器件速度的提高的同时相应也带来了电源电压以及信号摆幅的降低等问题。本文针对以上的问题对流水线ADC的系统结构、非理想效应、噪声以及关键电路进行研究和分析。为了满足通信系统应用的要求,本文设计了一款12位1.25GS/s亚50m W射频采样流水线ADC,重点研究并分析了以下关键模块:(1)设计了一款双电源AB类高增益高带宽运算放大器,使用增益自举结构以及开关电容共模反馈电路,具备高速的差模信号建立时间;(2)优化了比较器电路,采用推挽预放大器+锁存器的结构,提高带宽,减小失调和信号回踢,并对比较器失调电压进行了蒙特卡洛仿真;(3)对无采保流水线电路的时钟进行了精确的设计,保证两条采样通路的带宽匹配以减小孔径误差,以及应用下极板采样提高信号线性度等;(4)对流水线ADC结构中存在的级间增益误差后台校准算法进行研究,结合推导的相关性公式,采用伪随机码注入的方式对ADC中的级间增益误差进行校准。最后对整个ADC进行了整体性能仿真并完成了版图的设计和优化。本文设计的流水线ADC基于TSMC28nm标准工艺,整体面积为960*920μm。测试结果表明,在1.25GS/s的采样频率下,ADC芯片在低频14.038MHz正弦信号输入时,可以得到SNDR为62.2d B,SFDR为75.3d B;在高频550.537MHz正弦信号输入时,可以得到SNDR为58.8d B,SFDR为67.7d B。整体功耗45.6m W。

关键词：射频采样流水线ADC AB类运算放大器增益误差校准开关电容共模反馈

用于植入式生物医疗系统的高性能仪表放大器的研究与设计

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用于植入式生物医疗系统的高性能仪表放大器的研究与设计

作者：孙鹏浙江大学

学位级别：硕士

随着生物技术、神经医学和微电子技术的发展,神经信号记录、头皮下脑电图采集等植入式生物医疗技术在神经性疾病和瘫痪病人的诊断治疗中发挥了越来越重要的作用。对构成植入式生物医疗系统的核心器件——片上集成系统(SOC)以及其用于采... 详细信息

随着生物技术、神经医学和微电子技术的发展,神经信号记录、头皮下脑电图采集等植入式生物医疗技术在神经性疾病和瘫痪病人的诊断治疗中发挥了越来越重要的作用。对构成植入式生物医疗系统的核心器件——片上集成系统(SOC)以及其用于采集放大微弱生物信号的关键模块——高性能仪表放大器的研究也受到了高度关注。论文针对该类高性能仪表放大器的需求,重点开展了三个方面的研究工作：放大器的低噪声、低功耗设计技术研究,放大器的高输入阻抗设计技术研究和植入式电极直流失调抑制技术。在分析已有斩波型低噪声放大器设计方法基础上,论文提出了一种新型的高频纹波抑制策略,并设计出相应的放大器;基于对电容耦合技术、正反馈输入阻抗提高技术的研究,论文提出一种同时采用斩波、自调零技术的低功耗高输入阻抗电容耦合放大器的设计方案并予以实现。上述芯片都在SMIC0.18μm CMOS工艺下通过了仿真验证。在前述工作基础上,又重点研究了电极失调电压抑制技术,并提出一种新颖的开关电容共模反馈技术,提高放大器性能,降低功耗,论文最后还论述了一种新型的寄生电容负效应。所设计的的验证芯片采用SMIC0.18μm CMOS工艺设计完成。在供电电压为1V,供电电流3.7μA的情况下,噪声功率谱密度仅为42nV/√Hz。放大器的输入阻抗在50MΩ以上,闭环增益为40dB,带宽可以设置为0.06Hz-1kHz或者0.06Hz-10kHz,以适应EEG或者神经信号记录的应用场合。THD在1%以下时的最大输入电压为16mVpp。

关键词：植入式斩波自调零输入阻抗提高技术电极失调抑制技术寄生电容负效应开关电容共模反馈

低噪声斩波Sigma-Delta调制器的设计

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低噪声斩波Sigma-Delta调制器的设计

作者：刘昭彤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

现代社会中数字领域高速发展,作为数字领域与模拟世界的桥梁,模拟数字转换器(ADC)起到了至关重要的作用。没有模拟数字转换器,自然界中时域与幅值连续的信号就无法使用数字领域的信号处理系统进行操作。由于模拟数字转换器的重要性,人... 详细信息

现代社会中数字领域高速发展,作为数字领域与模拟世界的桥梁,模拟数字转换器(ADC)起到了至关重要的作用。没有模拟数字转换器,自然界中时域与幅值连续的信号就无法使用数字领域的信号处理系统进行操作。由于模拟数字转换器的重要性,人们在这个领域做出了很多探索,使得ADC得到了飞速的发展。过采样技术使得模拟数字转换器的精度得到了很大的提升,因此过采样型ADC在工业设计生产过程中得到了广泛的应用。调制器与数字抽取滤波器是Sigma-Delta数模转换器的两大组成部分。其中调制器完成的是模拟信号量化的功能。本文设计了一个过采样型Sigma-Delta调制器,系统级为单环四阶全前馈型结构,该结构能降低对输入信号幅度的要求。主环路由积分器级联组成,全差分运算放大器采用开关电容共模反馈。为了得到更好的线性度,本设计中采用的是一位量化器。时钟电路采用两相非交叠时钟。输入信号带宽为200Hz,为抑制低频噪声第一级积分器采用斩波技术消除低频闪烁噪声。论文前部分将结合过采样调制器原理阐述一些基本结构的选取思路,论文后部分包括MATLAB中系统级设计,电路各模块的设计与仿真,整体电路的设计与仿真以及版图级的设计。本课题系统级设计在SIMULINK平台下进行。电路组成模块搭建成系统级模块进行系统级仿真,确定电路基本性能及参数要求。电路级设计在CADENCE SPECTRE平台下进行,完成各模块的电路级设计,并对各模块性能进行仿真,最终完成整体电路搭建并仿真。版图级设计在CADENCE平台下进行,使用标准0.5μm CMOS N阱工艺对整体电路进行版图设计并完成后仿。本设计在带宽为200Hz的情况下对整体电路进行仿真。输入信号为21.4Hz,幅度为1V时,仿真的结果显示噪声谱密度中噪声基底小于-120d B,信噪比达到103d B,有效位数达16.83位。

关键词： Sigma-Delta调制器斩波技术开关电容积分器开关电容共模反馈

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应用于电能计量的16位ΣΔ调制器的设计

应用于电能计量的16位ΣΔ调制器的设计

作者：卢艳西安电子科技大学

学位级别：硕士

本文基于SMIC0.35μmCMOS工艺,利用集成电路EDA设计及仿真工具,设计了一款主要应用于电能计量的16位Σ△调制器,该调制器采用5V单电源供电,采样频率为900kHz,采样率为256,输入信号带宽为1.7 kHz,采用前馈二阶单比特结构,电路主要由全差... 详细信息

本文基于SMIC0.35μmCMOS工艺,利用集成电路EDA设计及仿真工具,设计了一款主要应用于电能计量的16位Σ△调制器,该调制器采用5V单电源供电,采样频率为900kHz,采样率为256,输入信号带宽为1.7 kHz,采用前馈二阶单比特结构,电路主要由全差分开关电容实现。该设计主要是在基于Matlab系统级仿真的基础上,利用Spectre工具仿真其电路级设计。设计的主要电路模块有:基准电路﹑输入缓冲器﹑开关电容积分器﹑运算放大器和比较器。在基准电路中,基准电流的温度系数为37ppm/℃,基准电压的温度系数为2.7ppm/℃;输入缓冲器是为了让双极性的信号进入由单电源供电调制器而设计的;开关电容积分器是采用与寄生电容无关的同相开关电容积分器的结构,其中的运放采用折叠共源共栅的结构,在输出级采用了开关电容的共模反馈来稳定输出共模点,在保证该运放正常工作的基础上,得到的开环增益为72dB,单位增益带宽为47MHz,转换速率为40 V /μs。比较器采用动态锁存迟滞比较器,后面接SR触发器,在输入两端电压差为±1V时,该比较器的正的迟滞量为26.9848mV,负的迟滞量为24.7784mV。接着还设计了欠压保护电路和时钟产生电路。最后对其整体电路仿真,并用MATLAB对其输出调制信号做噪声抵消和FFT分析,得到SNDR为112.3dB,ENOB为18.37位。

关键词： Σ△调制器过采样噪声整形开关电容积分器开关电容共模反馈

低电压高增益带宽CMOS折叠式共源共栅运算放大器设计

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中国集成电路 2009年第5期18卷 68-71,77页

作者：张蕾王志功孟桥东南大学射频与光电集成电路研究所暨射频集成电路与系统教育部工程研究中心

本文基于SIMC0.18μmCMOS工艺模型参数,设计了一种低电压高单位增益带宽CMOS折叠式共源共栅运算放大器。该电路具有相对高的单位增益带宽,并具有开关电容共模反馈电路(CMFB)稳定性好、对运放频率特性影响小的优点,Hspice仿真结果表明,在... 详细信息

本文基于SIMC0.18μmCMOS工艺模型参数,设计了一种低电压高单位增益带宽CMOS折叠式共源共栅运算放大器。该电路具有相对高的单位增益带宽,并具有开关电容共模反馈电路(CMFB)稳定性好、对运放频率特性影响小的优点,Hspice仿真结果表明,在1.8V电压下,运算放大器的直流开环增益为62.1dB,单位增益带宽达到920MHz。

关键词：折叠共源共栅运算放大器开关电容共模反馈 CMOS工艺

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一种全差动增益增强型跨导运算放大器

现代电子技术 2008年第5期31卷 79-81页

作者：吴晓雷龚敏陈岚四川大学物理科学与技术学院四川成都610065 中国科学院微电子研究所北京100029

设计了一种低电压全差动增益增强CMOS运算跨导放大器。主运放为一个P管输入的折叠式共源共栅结构,两个辅助运放被设计用来提升电路的输出阻抗和开环增益。主运放采用了一种改进的开关电容共模反馈电路,有更快的建立时间和更高的精度。... 详细信息

设计了一种低电压全差动增益增强CMOS运算跨导放大器。主运放为一个P管输入的折叠式共源共栅结构,两个辅助运放被设计用来提升电路的输出阻抗和开环增益。主运放采用了一种改进的开关电容共模反馈电路,有更快的建立时间和更高的精度。电路采用中芯国际(SMIC)0.18μm混合信号CMOS工艺设计,1.8 V电压供电,仿真结果表明,运算放大器的开环直流增益为92.2 dB,单位增益带宽可达504 MHz。

关键词：跨导运算放大器增益增强全差动开关电容共模反馈