恒流LDO型白光LED驱动芯片的设计研究

完成了一种具有极低脱落电压(LDO)的白光LED恒流驱动芯片的设计.利用一级温度补偿和二次比例电阻分压技术在内部集成了0.75 V带隙基准源,可在2.7 V到7.0 V的工作电压范围内提供350mA的恒定驱动电流.当环境温度从-10℃到100℃变化时,驱动电流变化小于5.06%;电源电压有±10%跳变的情况下,驱动电流变化小于±0.8%;最小脱落电压可达120 mV;控制电路功耗小于1.75 mW,整个电路转换效率可达75%.

一种新型高精度RC振荡器电路设计

在对传统的振荡器电路的分析比较基础上,基于振荡器的基本工作原理,结合误差比较器技术,提出了一种新型高性能低功耗的RC振荡器。利用CSMC的DPDMBsim3模型和Cadence的Spectre仿真器对该电路进行了模拟和仿真,结果表明该电路与传统的振荡器相比具有精度高、功耗低的优点。最后对该电路进行版图设计,版图面积为70.5×62.5μm2。

基于MOSFET失配分析的低压高精度CMOS带隙基准源

分析了MOSFET失配对差分放大器失调电压影响的机理,介绍了降低失调电压提高精度的斩波调制技术的工作机理,在此基础上实现了一种低电压高精度带隙基准电压源设计.利用斩波调制技术有效地减小了带隙基准源中运放的失调所引起的误差,提高了基准源的精度.考虑负载电流镜和差分输出对各±2%的失配时,该基准源的输出电压波动峰峰值为0.31mV.与未应用斩波调制的带隙基准源相比,相对精度提高了约86倍.当温度在0℃到80℃变化时,该基准源的温度系数小于12×10-6/℃.采用0.25μm2P5MCMOS工艺实现的版图面积为0.3mm×0.4mm.

基于Verilog-A行为描述模型的VCO设计

分析了模拟硬件描述语言Verilog-A的特点,介绍了基于Verilog-A语言的行为级模拟电路设计过程。以锁相环(PLL)的子模块压控振荡器(VCO)的设计为例,建立了基于Verilog-A的行为模型进行系统设计的新方法。根据VCO的数学模型,建立了中心频率为120MHz的VCO行为模型,并利用CadenceSpectre仿真器对该模型进行了验证及PLL系统仿真。

PWM/PFM双模调制的高效率DC/DC开关电源

利用根据负载电流的大小改变调制模式的方法实现了一种降压型高转换效率的DC/DC开关电源,并采用二次集成的方式在芯片内部集成了功率p-M O SFET。当控制电压占空比小于20%时,采用PFM(Pu lse-F requency M odu lation)模式调制;占空比大于20%时,采用PWM(Pu lse-W idth M odu lation)模式调制,平均转换效率约为93%,输出电流范围可以从0.01 A到3.0 A。当输出驱动电流为3.0 A时,整个调制控制电路的功耗仅为6.0 mW。输入电压为5 V时,负载调整率小于1.5%;负载电流为0.01 A时,线性调整率小于0.5%。

一种基于斩波调制的低压高精度CMOS带隙基准源

实现了一种适用于SOC的低压高精度带隙基准电压源设计。利用斩波调制技术有效地减小了带隙基准源中运放的失调电压所引起的误差,从而提高了基准源的精度。考虑负载电流镜和差分输入对各2%的失配时,该基准源的输出电压波动峰峰值为0.31 mV。与传统带隙基准源相比,相对精度提高了86倍。在室温下,斩波频率为100 kH z时,基准源提供0.768 V的输出电压。当电源电压在0.8 V到1.6 V变化时,该基准源输出电压波动小于0.05 mV;当温度在0°C到80°C变化时,其温度系数小于12 ppm/°C。该基准源的最大功耗小于7.2μW,采用0.25μm 2P 5M CM O S工艺实现的版图面积为0.3 mm×0.4 mm。

基于0.8μm BCD工艺的20W×2集成D类音频功放设计

基于0.8μm BCD工艺完成了一种具有高转换效率的20W×2立体声集成音频功率放大器.该放大器可在18V电源电压下以全桥输出的方式向8Ω负载提供超过20W的功率,其转换效率可达85%以上.介绍了功率输出级、过流保护电路以及高性能轨-轨比较器的设计,并基于横向双扩散MOSFET器件结构讨论了功率输出器件寄生效应对输出电压波形失真的影响.最后给出了所设计的D类音频功率放大器的测试结果.

基于Verilog-A行为描述模型的PLL系统设计

分析了模拟硬件描述语言Verilog A的特点 ,介绍了一种基于Verilog AHDL行为模型的模拟电路自顶向下设计方法。这种方法适用于片上系统 (SOC)模拟部分的设计。根据压控振荡器 (VCO)和二阶无源低通滤波器 (LPF)的数学模型 ,建立了它们基于Verilog A的行为模型 ,并用该方法实现了包含中心频率为 12 0MHz的VCO和截止频率为 30 0 0kHz的LPF在内的电荷泵锁相环系统设计。最后利用CadenceSpectre仿真器对模型进行了验证及PLL系统级仿真。

一种峰值电流控制模式的大功率DC-DC转换器芯片设计

基于CSMC 0.5μm BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺设计了一种降压型大功率DC/DC转换器电路.采用峰值电流控制的电流模技术和斜坡补偿技术,有效提高了转换器的瞬态响应速度和系统环路稳定性.芯片内部集成了导通电阻小于0.18Ω的功率MOSFET,可输出大于3.0 A的连续电流.仿真和测试结果表明,在输入电压为4.7 V至24 V的条件下,芯片内部振荡频率为400 kHz,输出功率可达10 W,平均转换效率可达85%以上.整个芯片面积小于1.6 mm×1.3 mm,可广泛用于分布式电源系统中.

一种无滤波器的高效立体声D类音频功率放大器

基于CSMC 0.5μm DPDM CMOS工艺设计了一种高效率的D类音频功率放大器,利用全差分型积分负反馈技术和全集成H桥式输出结构实现了该音频功放的无滤波器应用.仿真和测试结果均表明：在电源电压5 V,无外部滤波器,总谐波失真与噪声之和小于0.5%的条件下,该功放可向3Ω负载电阻提供大于3.5 W×2的输出功率;电源电压在3-6 V范围内,最大转换效率可达90%以上;电源电压为5 V,输出功率小于3.0 W时,每个通道的总谐波失真与噪声之和小于0.1%.

一种高效2.1声道D类音频功放设计

基于CSMC 0.5μm DPDM CMOS工艺,实现了一种具有2.1声道的D类音频功率放大器的设计,该功放由一个全桥差分输出结构的重低音功率放大器和两个半桥单端输出结构的立体声功率放大器构成。详细介绍了2.1声道D类音频功放的整体结构、前置运算放大器和轨至轨比较器的电路设计。仿真和测试结果表明:在电源电压5 V,该功放可向3Ω负载电阻提供2.5 W+0.6 W×2的输出功率;在电源电压3～6 V范围内,最大转换效率可达90%以上;重低音通道的总谐波失真与噪声之和小于0.7%,立体声通道的总谐波失真与噪声之和小于1%。

一种高性能CMOS带隙电压基准源设计

采用一级温度补偿和电阻二次分压技术设计了一种高性能 CMOS带隙电压基准源电路 ,其输出电压为 0 .2 0～ 1.2 5 V,温度系数为 2 .5× 10 - 5/ K.该带隙电压基准源电路中的深度负反馈运算放大器为低失调、高增益的折叠型共源共栅运算放大器 .采用 Hspice进行了运算放大器和带隙电压基准源的电路仿真 ,用 TSMC0 .35 μm CMOS工艺实现的带隙基准源的版图面积为 6 4 5 μm× 196 μm.

一种应用于通信设备的5V14位高速数/模转换器

在研究高速数/模转换器静态和动态性能的基础上,设计了一种5V,14位高速分段式电流舵数/模转换器.设计的5 4 5温度计编码电路和新型对称开关序列,使数/模转换器的积分线性误差和微分线性误差最小.提出的新型开关电流驱动电路提高了数/模转换器的动态性能.基于TSMC0 35μm混合信号CMOS工艺,采用Hspice仿真工具,对14位数/模转换器进行了时域和频域仿真,在50Ω负载条件下满量程电流可达20mA;当采样速率为125MHz时,5V电源的满量程条件下功耗为270mW;输出频率为100MHz条件下的无杂波动态范围为72dBc.14位数/模转换器的积分线性误差为±1.5最低有效位,微分线性误差为±0 75最低有效位.

基于高速电流舵数/模转换器动态性能的电流开关驱动器

基于电流开关驱动器对高速电流舵D/A转换器动态性能的影响因素分析,提出了结合驱动信号交叉点理论、同步锁存技术和低驱动信号摆幅的电流开关驱动器设计技术,并设计了新型的电流开关驱动器电路.基于TSMC0 35μmCMOS工艺采用Hspice仿真工具,对电流开关驱动器进行仿真分析和应用验证.基于电流开关驱动器所实现的4位D/A转换器具有很低的输出伪信号,所实现的8位D/A转换器具有很高的无杂波动态范围,表明这种电流开关驱动器能保证高速D/A转换器的良好动态性能.

逐次逼近ADC无源器件的匹配性与高层次模型

对逐次逼近A/D转换器的无源器件匹配性进行了研究.基于理论分析,明确了电荷再分配结构、电压等比例缩放结构以及混合结构等几种典型逐次逼近A/D转换器对无源器件网络匹配性的具体要求,并利用Matlab工具,通过建立逐次逼近A/D转换器无源器件匹配性高层次模型对理论分析结果进行了验证.在此基础上提出了一种基于单位电容缩放的新型电荷再分配结构,在不提高无源器件匹配性要求的前提下,利用单位电容取代原有缩放电容并增加一定的时序控制,有效地解决了传统电容缩放结构中缩放电容工艺实现困难以及对寄生电容敏感的问题,适合片上系统的嵌入式应用.

一种混合信号集成电路衬底耦合噪声分析方法

讨论分析了混合信号集成电路衬底噪声耦合的机理,及对模拟电路性能的影响。提出了一种混合信号集成电路衬底耦合噪声分析方法,基于TSMC 0.35μm 2P4M CMOS工艺,以14位高速电流舵D/A转换器为例,给出了混合信号集成电路衬底耦合噪声分析方法的仿真结果,并与实际测试结果进行比较,证实了分析方法的可信性。

单周期CRM PFC转换器的零交越失真优化设计

为降低总谐波失真提高电源效率,基于单周期临界导通功率因数校正(PFC)转换器,研究了零交越失真现象的优化设计方法.采用周期性自启动定时电路,不论电感电流是否下降到零,及时触发新的开关周期,以避免由于电感反向漏电所引入的导通延迟,从而降低了零交越失真和总谐波失真;在辅助绕组和振荡器之间引入可调分流电阻,对电感电流进行实时监控,调整振荡器输出波形斜率,以控制PWM关断时间,有效改善输入电压零交越点附近的失真现象.输入线电压频率越高,优化效果越好.在50Hz 220 VAC条件下,输入电流为120mA,输出功率为36W,测得优化后的PFC转换器总谐波失真(THD)仅为3.8%,功率因数为0.988,负载调整率为3%,线性调整率小于1%,效率达到97.3%.理论和测试结果均表明:当交流输入线电压接近零值时,优化后系统的零交越失真及THD得到了有效降低,有效芯片面积为1.61mm×1.52mm.

折叠内插式模/数转换器误差补偿技术研究

分析了高速折叠内插式ADC结构和各种影响ADC性能的因素,基于自动调零技术原理,在前置放大器与折叠放大器之间引入差分对,实现放大器失调电压的补偿。基于补偿技术,实现了8位补偿的折叠内插式ADC,采用Star-Sim对8位补偿ADC进行仿真,仿真结果与典型的8位ADC进行比较,证明了自动调零补偿技术能明显改善折叠内插式ADC的线性误差,也可适合应用于其它高速ADC的误差补偿。

一种1.5V 8位100 MS/s电流舵D/A转换器

基于新型的低压与温度成正比(PTAT)基准源和PMOS衬底驱动低压运算放大器技术,采用分段温度计译码结构设计了一种1.5V8位100MS/s电流舵D/A转换器,工艺为TSMC0.25μm2P5MCMOS。当采样频率为100MHz,输出频率为20MHz时,SFDR为69.5dB,D/A转换器的微分非线性误差(DNL)和积分非线性误差(INL)的典型值分别为0.32LSB和0.52LSB。整个D/A转换器的版图面积为0.75mm×0.85mm,非常适合SOC的嵌入式应用。

新型NO_2化学传感器:碳化硅纳米管(英文)

气体吸附对碳化硅纳米管的电子结构的影响是理解碳化硅纳米管气敏传感器工作机理的基础.基于密度泛函理论,利用CASTEP软件包计算NO2气体吸附前后的碳化硅纳米管的结构及其电子结构.结果表明,NO2气体与碳化硅纳米管间形成了稳定的吸附,并明显的增强了碳化硅纳米管的导电特性.碳化硅纳米管是制备气体传感器的理想材料之一,为开发应用于NO2气体检测的碳化硅纳米管提供必要的理论支持.