应用于高速图像传感器的高线性度Latch ADC

针对高速应用设备对CMOS图像传感器高速、高线性度的要求,本文在传统SS ADC(Single Slope ADC,单斜模数转换器)的基础上,实现了一款应用于图像传感器的Latch ADC,工作频率达到了600 MHz。Latch ADC可以多列像素共用一个Gray Code计数器,并通过Latch结构快速锁定和存储数据,实现了SS ADC中Counter和SRAM的功能。本文采用110 nm工艺,实现了一种高速12位Latch ADC。经过仿真验证,本文的Latch ADC具有高线性度,每次转换的周期为7.094μs,平均功率为180.3μW,转换功耗为1.279 nJ.

2.4 GHz GaAs HBT高线性度功率放大器设计

为了满足Wi-Fi 6射频前端对高线性度、高发射功率的需求,基于GaAs HBT工艺设计工作于2.4~2.5 GHz的功率放大器.利用有源自适应偏置、二次谐波阻抗控制和多级放大器失真互补实现所设计放大器的高线性输出功率,通过键合金线的高品质因子寄生电感降低输出匹配的插损,并将直流与射频功率检测集成.测试结果表明,所设计放大器的小信号增益为30.6~30.7 dB,输入输出回波损耗均小于-10 dB,输出1 dB压缩功率为29.2 dBm,对应功率附加效率为26.4%.在802.11ax标准、MCS7调制策略、40 MHz带宽的测试信号下,当误差矢量幅度小于-30 dB时,所设计放大器的最大输出功率为24.1 dBm.在MCS9调制策略下,当误差矢量幅度小于-35 dB时,所设计放大器的最大输出功率为23.6 dBm;在MCS11调制策略下,当误差矢量幅度小于-40 dB时,所设计放大器的最大输出功率为22.4 dBm,对应最大功率附加效率为10.2%.

应用于WiFi6的新型高线性度功率放大器设计

针对WiFi 6的设备需求,设计了一款工作在5.15 GHz~5.85 GHz的高线性度砷化镓异质结双极型晶体管射频功率放大器。为了保证大信号和高温下功率管静态工作点的稳定性,采用了一种新型有源自适应偏置电路。对射频功率检测电路进行了设计和改进,有效降低了射频系统的功耗。针对各次谐波分量产生的影响,对输出匹配网络进行了优化。仿真结果表明:该射频功率放大器芯片小信号增益达到了32.6 dB;在中心频率5.5 GHz时1 dB压缩点功率为30.4 dBm,功率附加效率超过27.9%;输出功率为26 dBm时,三阶交调失真低于-40 dBc。实测数据表明:小信号增益大于31.4 dB;5.5 GHz时1 dB压缩点功率为29.06 dBm;输出功率为26 dBm时,三阶交调失真低于-30 dBc。当输出功率为20 dBm时,二次三次谐波抑制到-30 dBc和-45 dBc。

应用于5G的新型高线性度功率放大器设计

基于三安公司的2μm GaAs HBT工艺,设计一种工作在5G N78频段的高线性功率放大器。为了解决大信号和高温下功率管静态工作点稳定性差的问题,提出一种在传统电流镜结构中添加分压晶体管、负反馈电阻及镇流电阻的新型有源自适应偏置电路,通过调节阻值大小来调节分压晶体管电压,从而达到减小静态工作点的偏移、提高线性度的目的。此外,在功放的末级匹配中添加多LC串联及TANK结构,既对输出匹配网络进行了优化,又抑制了二、三、四阶高次模频率。结果表明:小信号增益大于31.2 dB;输出功率为20 dBm时,IMD3低于-44.46 dBc;输出功率为27.56 dBm时,相邻信道泄漏比小于-37.62 dBc。所提方法具有良好的线性性能。

一种超宽带、高线性度正交调制器

基于SiGe工艺设计了一款超宽带、高线性度的正交调制器电路,主要包含本振移相模块、混频器模块和输出模块。其中本振正交信号产生电路采用RC多相滤波器结构,在超宽带下生成正交信号,并采用限幅放大器对信号的幅度和相位进行校准;混频器采用Gilbert双平衡混频器电路结构,并使用电阻负反馈结构和电感峰化技术,可满足超宽带、高线性度、高镜像抑制的设计要求;输出模块采用有源巴伦实现差分转单端功能。芯片供电电压为5 V,工作频率范围为50 MHz~6 GHz,输出1 dB压缩点最高可达到14.7 dBm@2 GHz,边带抑制为-60 dBc,载波泄露为-44.8 dBm,噪底可低至-166 dBm/Hz。可广泛应用于各类接收机和通信系统中。

高线性度功率放大器设计

基于国产GaAs工艺设计了一款工作频段为16~22 GHz的高线性度功率放大器,通过合理设计匹配网络来提高输出功率和线性度。仿真与测试结果显示,该芯片在输入功率为8 dBm时的输出功率超过26 dBm,功率附加效率为52%。

梳状型高线性度一维位敏检测器

介绍了一种梳状型一维位敏检测器 ( PSD)的结构 ,对其工作原理进行了分析 .比较测试了这种梳状结构 ( 1mm× 12 mm) PSD与普通块状型结构 ( 1mm× 3 mm) PSD的线性度 ,实验表明 :梳状结构的 PSD具有极高的线性度 (均方根非线性为 0 .17% F.S)和较小的边缘失真 .对影响一维 PSD线性度的因素进行了分析 ,并对结果进行了讨论 .

1.9GHz高线性度上混频器设计

介绍了采用0．35μmCMOS工艺实现的单边带上变频混频电路。该混频电路可用于低中频直接混频的PCS1900（1850～1910MHz）发射器系统中。电路采用了multi—tanh线性化技术．可以得到较高的线性度。在单电源＋3．3V下，上混频器电流约为6mA。从上混频电路输出级测得ⅡP3约8dBm，IP1dB压缩点约为0dBm。

一种-16dB～12dB增益范围的高线性度PGA设计

可编程增益放大器广泛应用于射频接收通道,起中频放大、驱动模数转换器的功能。基于电阻反馈运放设计的可编程增益放大器具有动态范围大、线性度高的特点。文中采用互补金属氧化物半导体工艺设计实现了一种基于全差分运放和衰减器的宽范围、高线性度可编程增益放大器。测试结果表明增益变化范围为-16 dB～12 dB,步进为1 dB,输出1 dB压缩点大于10 dBm@60 MHz,输出三阶交调点大于26 dBm@60 MHz。

一种新型PCIE3.0高线性度低功耗均衡器设计

针对PCIE3.0芯片的接收端设计一种新型高线性度低功耗均衡器,主要信号路径上只使用线性无源器件,衰减信号的低频能量的同时增强高频能量,实现增益补偿的效果.在其后端增加直流漂移补偿电路,来调整线性均衡器导致的直流漂移.该电路不受芯片工艺、电压和温度的影响,无需进行校准或者补偿,并通过仿真进行了验证.

一种高线性度宽带射频放大器

采用InGaP HBT工艺,结合达林顿放大器技术,制作了一种高线性度宽带射频放大器。与传统结构相比,该射频放大器具有高线性度、宽带宽的优点。在10 MHz^1GHz的频率范围内,该放大器的输出1dB压缩点达到21.8dBm,输出3阶交调截止点达到40.6dBm,两者差值为18.8dBm。而传统射频放大器的输出3阶交调截止点仅比输出1dB压缩点高出10dBm。这表明,该放大器非常适合应用于大动态信号处理系统。

基于CMOS工艺的全集成高线性度可重构全球卫星导航系统射频接收机

介绍采用CMOS工艺设计全球卫星导航系统(GNSS)中射频接收机的可重构方法与高线性度技术.为完成多模多频接收,系统采用双通道结构,同时独立地接收两个不同频段的导航信号;针对不同导航系统的信号特征,接收机带宽可自由配置.此外,针对复杂环境下GNSS接收机高线性度要求,采用将混频器作为射频接收机第1级的系统结构,旁路低噪声放大器,从而提高系统线性度.GNSS射频接收机在0.18μm CMOS工艺下流片测试,工作频率在1.2/1.57GHz,噪声系数为2.5/2.7dB,镜像抑制比为28dB,最大电压增益110dB,增益动态范围73dB.采用高线性度结构后,输入1dB压缩点由-58dBm提高为-3dBm,接收机线性度显著提高.

用于X波段相控阵系统的高线性度低附加相移数字衰减器设计

设计了一款应用于X波段相控阵系统的6位数字衰减器,该衰减器具有高线性度和低附加相移的特点。对常规开关Pi型衰减器的附加相移和线性度进行了分析,通过电感和电容补偿技术,实现了在宽带频率范围和不同衰减状态下都具有低的附加相移。此外,利用浮动衬底技术来实现较高的线性度。该衰减器基于0.13μm的BiCMOS工艺设计。仿真结果显示该衰减器的插入损耗为6.67dB,10GHz下在最小衰减和最大衰减处的1dB压缩点输入功率分别为15.5dBm和10dBm。

Ku波段高线性度DRO的设计

在 Ansoft非线性电路设计软件 Serenade支持下 ,通过变容管的选取 ,输出端的优化匹配 ,设计了一中心频率为 18GHz的高线性度的场效应管介质谐振器稳频振荡器。测试结果表明 ,此振荡器具有非常好的线性度和很低的相位噪声 ,可以为微波锁相环路提供高品质的 DRO。

一种适用于生物医学信号采集的高线性度VGA

传统VGA线性度较低,不适用于生物医学应用。文章分析了基于可编程跨导器的传统结构,得出环路增益和失真的关系,并基于此采用增益提升技术提高环路增益,设计了一种新型的基于可编程跨导器的VGA,提高了VGA的线性度。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,电路消耗电流为10μA,在0~30 mV的输入信号幅度范围内,VGA的总谐波失真不高于0.5%,IM3减小14 dB,IIP3为18.57 dBm,在0.1 Hz~100 kHz范围内,等效输入噪声为616 nV。

高线性度全差分四阶ΣΔ微加速度计接口ASIC

为了降低电容式Sigma-Delta(ΣΔ)微机械(MEMS)加速度计的量化噪声,减小开关电荷注入和衬底噪声共模干扰,减小谐波失真,设计了一种全差分四阶ΣΔ加速度计的接口专用集成电路(ASIC)。提出了一种简单、有效的全桥平衡结构,减小了驱动信号变化时,运放输入共模的变化对电路的干扰;提出了双侧反馈结构,大大提高了系统线性度。设计完成了电荷积分器、全差分前置补偿电路、二阶积分器等电路。采用0.5μm两层金属两层多晶n阱CMOS工艺流片,测试结果显示:闭环系统噪声密度为75μg/Hz^(1/2),系统灵敏度为1.32 V/gn,非线性度0.085%,功耗40 m W。结果显示本次设计满足微加速度计接口电路的设计要求。

一种新型高线性度采样开关的设计

设计了一种应用于流水线ADC中的新型高线性度采样开关,该开关采用比较器、反相器链、CMOS对管开关,自举电容等实现,具有较高的线性度。其基本原理为:使MOS管栅极电压实时跟随输入电压,保证其差值恒定,从而实现整体采样保持电路较高的无杂散动态范围。通过Flip-around型采样保持电路进行验证,其无杂散动态范围可达91 dB,满足设计要求。

一种多频带高线性度CMOS单边带混频器

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计实现了一种多频带高线性度的单边带(SSB)混频器。该混频器以经典的电流换向结构为基础,采用电阻负载以满足多频带工作、高线性度和高带内增益平坦度要求,并节省了面积。通过集成有源巴伦将混频器输出差分信号转换成单端信号,提高了发射机的系统集成度且有利于降低功耗。测试结果表明:在2.3～2.4 GHz及3.4～3.6 GHz工作频带内,IP1dB大于0 dBm,带内增益平坦度小于0.5 dB,本振泄漏小于-47 dBm,镜像信号抑制大于36 dB,为LTE标准的无线射频前端芯片的进一步研究提供了参考。

高线性度梯度磁场的研制

本文根据对称性和空间矢量关系,利用直接积分方法分析了对称的四个梯形线匝沿对称轴(y轴)的融场分布。并给出了所绕的一对梯形线包对称轴上磁场测量结果。结果表明,在10mm范围内,梯度K的最大非线性误差为1.7％,输入电流与梯度间转换精度为1.13％。

基于GaN-HEMT L波段高线性度功率放大器

介绍了一种基于GaN-HEMT的L波段线性功率放大器,GaN功率HEMT具备高电压、高功率密度和高温工作等特点,对提升功率放大器线性输出功率、工作效率和增益等性能起到重要作用。在GaN功率HEMT基础上,通过对功率放大器的线性化技术研究,使用ADS2009仿真软件建立电路模型,采用了预失真技术来改善功率放大器的线性度和工作效率,并且优化50Ω匹配电路来改善输入输出端驻波比和降低功率损耗。最终研制出在+28 V供电电压情况下,增益为16 dB、1 dB压缩点处输出功率为45 dBm和工作效率为35%的线性功率放大器。