一种高性能超低功耗亚阈值基准电压源

设计了一种超低功耗、无片上电阻、无双极型晶体管的基于CMOS亚阈值特性的基准电压源。采用Oguey电流源结构来减小静态电流,从而降低功耗,并加入工作于亚阈值区的运算放大器,在保证低功耗的前提下,显著提高了电源电压抑制比。采用1.8V MOS管与3.3V MOS管的阈值电压差进行温度补偿,使得输出电压具有超低温度系数。采用共源共栅电流镜以提高电源电压抑制比和电压调整率。电路基于SMIC 0.18μm CMOS工艺进行设计和仿真。仿真结果表明,在-30℃~125℃温度范围内,温漂系数为9.3×10-6/℃;电源电压为0.8~3.3V时,电压调整率为0.16%,电源电压抑制比为-58.2dB@100 Hz,电路功耗仅为109nW,芯片面积为0.01mm2。

应用于可穿戴式设备的超低功耗SAR ADC研究与设计

针对便携式可穿戴移动设备的低功耗要求,提出了一种超低功耗逐次逼近型(SAR)模数转换器(ADC)。所提出的SAR ADC在数模转换器(DAC)电容阵列中设计了改进型电容拆分电路来降低系统的功耗和面积;并采用双尾电流型动态比较器架构降低比较器功耗。采用0.18μm CMOS工艺对所提出的SAR ADC进行设计并流片。测试结果表明在1.8 V供电电压,采样率为50 k Hz的条件下,其有效位数为9.083位,功耗仅为1.5μW,优值55.3 f J,所设计的ADC适合于可穿戴式设备的低功耗应用。

一种高速高精度的开环CMOS采样保持电路

针对开关随输入信号幅度变化而导致的非线性,提出了一种基于栅压自举开关、带辅助电容的开环采样保持电路。电路采用双电容采样来消除电荷注入效应,并使用栅压自举开关代替传统双电容结构的输入开关,降低了输入开关的导通电阻,使得导通电阻与输入信号幅度无关,提高了电路的线性度。基于SMIC 0.18μm CMOS工艺的设计仿真结果表明,在电源电压为1.8V,输入信号频率为40 MHz,采样频率为500 MHz时,改进后的电路无杂散动态范围为92.49dB,信噪比为124.29dB,有效位数达14.98位。

一种高速低功耗双电流锁存比较器

提出了一种应用于低电源电压的改进型高速超低功耗双电流动态锁存比较器。在不增加电路复杂度的情况下,通过在传统双电流动态比较器中增加一条额外的放电途径,使得比较器能够快速地从复位状态进入到再生阶段,缩短了整个过程的延迟时间,更重要的是扩宽了输入共模范围,同时降低了延迟时间对共模输入电压的依赖性。电路基于SMIC 0.18μm CMOS工艺进行设计与仿真,仿真结果表明,在时钟频率为1GHz,输入电压差为5mV时,延迟时间为294ps,功耗仅为52μW。