应用于MEMS陀螺仪的大摆幅、低失真高压放大器设计

面向MEMS陀螺器件的高压驱动需求,本文设计了一个高性能的高压放大器,同时片上集成了电荷泵。高压运算放大器采用高压NMOS管作为输入,高压PMOS电流镜为负载的单级差动结构。闭环应用时采用片上集成的多晶硅电阻来进行电压负反馈,以实现将低电压域的输入正弦电压信号放大为高压电压。电荷泵采用Skip工作模式的Dickson结构,可带动300μA的负载电流。基于HHGrace 0.35μm BCD工艺,设计了高压放大器及其电荷泵的电路及版图。后仿真结果为,电荷泵的输出电压为20V,高压放大器的放大倍数为6,3dB带宽为2.2MHz,二阶谐波失真为-40dBc,输出摆幅为12V,功耗为300μA。电源电压为5V,整体功耗为1.48mA。

低频大摆幅基础运动对滑动轴承-转子系统动力学特性的影响

考虑了低频大摆幅基础运动及转子在轴瓦内倾斜而产生的非线性油膜力矩等因素,基于拉格朗日方程建立了滑动轴承-转子系统的动力学模型。采用数值方法研究了基础运动对该系统非线性动力学特性的影响。结果表明:转子系统第一次失稳后其动力学分岔特性出现复杂的上下两支拟周期运动,并且第二次出现失稳的转速有所提高;在转子转速较高时,转子的振幅急剧增大,且在拟周期阶段就已经碰触轴瓦内壁而未能过渡到混沌状态。最后讨论了基础运动的摆动频率和幅值变化对系统动力学特性的影响。上述结论有助于认识低频大摆幅基础运动下滑动轴承-转子系统的运动规律。

一款阻抗自校正5Gbit/s大摆幅电压模发送器

研究并设计了一款5 Gbit/s大摆幅电压模发送器,输出信号差分眼图高度可达1.2 V。工作在1.2 V电压下的输出驱动器由28个相同的子驱动器并联而成,且每个子驱动器都包含权重按照二进制关系递增的4个驱动单元,从而实现了去加重控制与阻抗校正相互独立。为了使输出驱动器的阻抗与传输线的特征阻抗匹配,提出了一种数模混合负反馈环路的阻抗自校正电路,对上拉和下拉部分电阻分别进行校正,实现了5%的校正精度和±40%的校正范围,且回波损耗(S11)在10 GHz时小于-15 d B。设计采用55 nm CMOS工艺流片,面积为320μm×255μm。数据率为5 Gbit/s时,功耗为51.81 m W,总的输出抖动为4.3 ps。

高线性度大摆幅高速PAM4光发射机驱动电路设计

基于IHP 0.13μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一款应用于超高速光通信的四级脉冲幅度调制(PAM4)光发射机驱动电路.整体电路包括两路高速非归零码(NRZ)通道(最高有效位通道和最低有效位通道)、时钟缓冲级、电流模式逻辑(CML)加法器和输出缓冲级.鉴于PAM4信号的高线性度要求,为解决传统设计中电平失配率(RLM)较低的问题,设计了带有低压共源共栅电流镜的CML加法器,避免电流镜像不精确和输出阻抗随加法逻辑变化所带来的非线性因素.同时,针对传统输出级带宽不足与摆幅过小的问题,设计了有源电感负载的f_(t)倍频器结构,在实现同等增益下更高电路带宽的同时,突破传统输出级设计中输出摆幅与阻抗匹配之间的矛盾.后仿真结果表明,在电源电压3.3 V、输入信号为两路100 mV的25 Gb/s NRZ信号的条件下,所设计的两路高速NRZ通道可实现约18.3 dB的增益和19.65 GHz的带宽,带宽范围内等效输入噪声电压小于37.6 nV/√Hz.整体电路可实现50 Gb/s PAM4输出信号,输出眼图清晰,且获得了RLM为98.6%的高线性度,输出摆幅达1.5 V.

高线性度大摆幅56 Gbit/s PAM4驱动电路设计

面向高速串行接口发送端应用,设计了具有二阶去加重均衡功能的高线性度大摆幅四电平脉冲幅度调制(4 pulse amplitude modulation, PAM4)电压模驱动电路。采用查表的方式对信道损耗进行灵活补偿;在输出端并联两个电阻解决传统电压模驱动电路设计中线性度较低的问题;采用反相器堆叠的推挽式结构实现了高输出摆幅;提出一种新型电平转移电路,解决了连续0或1数字码产生的直流电平漂移问题。仿真结果表明,驱动电路的电平失配率为97.9%,去加重均衡实现6.6 dB、13 dB和19.6 dB三种去加重级数,差分输出摆幅为2 V,功耗效率为2.3 mW/(Gbit/s)。

一种高摆幅软启动线性稳压源设计

基于0.5μm工艺设计一种带软启动电路大摆幅输入电压的线性稳压源（LDO）,为解决高电压输入时LDO输出节点的瞬态过冲电流问题,设计一种在缓冲器的输出端加入MOS开关的软启动方案,提高电路的安全可靠性。通过仿真分析,结果表明该电路在输入电压10~40 V变化,其线性调整度为7.5 m V@30 V,输出5 V稳定电压,负载电流范围0~10 m A,输出电流1~10 m A,瞬态变化时负载调整度为12 m V@9 m A。电源电压上电时间为1 ms时,LDO的输出过充电流不超过6 m A。

单摆周期公式的综合修正

从Lagrange函数出发导出单摆振动的运动方程,得到单摆周期的各主要修正项,包括复摆修正、空气浮力修正、阻尼力修正和大摆幅修正等,修正项均保留到二级或以上小量,更正了以往单摆修正公式中的一些失误,给出了在大摆幅情况下的单摆周期的高精度近似公式,从而使单摆周期的计算可以更为准确可靠。

一种43 GHz超高带宽线性驱动电路设计

基于0.13μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种线性驱动电路。该电路具有高速和大摆幅的优势,能线性驱动行波马赫-曾德尔调制器(TW-MZM),可满足光通信系统100 Gbit/s单通道的应用需求。驱动电路包括连续时间线性均衡(CTLE)电路、可变增益放大(VGA)电路和基于Cascode结构改进优化的输出级电路,实现了增益可调,且避免发生由较大输出摆幅导致的晶体管击穿。仿真结果表明,电路的-3 dB带宽为43 GHz,其增益在15~25 dB内可调。在56 Gbaud NRZ/PAM4的输入信号下,测得的眼图形状良好,差分输出摆幅峰-峰值达4 V,电路整体功耗为1.02 W,面积为0.33 mm^(2)。

基于Matlab的机器金枪鱼巡游的动力学仿真

利用大摆幅细长体理论,结合水动力学理论、能量守恒原理及效率理论,并对经典叶素理论进行修正,研究仿生机器金枪鱼游动的力学机理。建立机器金枪鱼的运动学物理模型,推导出动力学方程和效率计算公式。通过MATLAB仿真软件数值求解动力学方程,获得机器金枪鱼的位移、速度和推进力随时间的变化关系。并进一步分析了仿生机器金枪鱼的运动学参数对游速、推进力和平均效率的影响,为如何提高水下推进器的游速、推进力和效率提出一些理论基础。

新型全差分电荷泵设计

采用差分输入和差分输出方案,设计了一种新型的全差分电荷泵。采用差分输出不仅能够降低电荷泄漏所带来的电压噪声,而且能够提高电荷泵的上升和下降速度,从而提高锁相环的工作速度,还能增大输出电压的范围。在差分输入端,采用正反馈电路结构,以提高开启和关断速度,并降低功耗。上拉泵电路和下拉泵电路完全对称,能够消除电流失配所带来的噪声。

一种全差分电荷泵设计

本文设计一种新型的全差分电荷泵,采用差分输入和差分输出。采用差分输出不但能够降低电荷泄漏所带来的电压噪声,而且能够提高电荷泵的上升和下降速度。上拉泵电路和下拉泵电路完全对称,能够消除电流失配所带来的噪声,并采用正反馈电路结构,以提高开启和关断速度,并降低功耗。电路在0.18μm工艺,BSIM 3V 3模型下,采用Cadence中的Spectre仿真工具进行仿真,当电源电压VDD=1.8V,f=100MH z时,电路输出的电压范围是0V^1.8V,功耗为0.01mW。

一种用于高速PLL的CMOS电荷泵电路的设计

通过对电荷泵电路中存在的电荷注入、时钟馈通、电荷共享等现象的分析,设计了一个新型的高速电荷泵锁相环.电荷泵的设计是根据Mentor Graphics的eldo平台仿真CMOS0.35um技术.工艺,.仿真采用3.3V电源电压供电,功耗为0.47mW.仿真结果表明,该电荷泵电路可以很好地满足高速锁相环电路的要求.