基于差分翻转电压跟随器的AB类缓冲器设计

为了解决传统电压缓冲器建立时间较长、功耗较大等问题,提出了一种基于差分翻转电压跟随器(Differential Flipped Voltage Follower,DFVF)的AB类缓冲放大器。电路主要由作为输入级的DFVF和基于反相器的输出级组成。与其他缓冲器相比,该电路结构简单,晶体管数量少。由于使用了AB类的缓冲器,因此输出电流不受偏置电流的影响,并且静态电流小。采用SMIC 0.18μm工艺对电路进行仿真,仿真结果表明在1.8 V电源电压、全电压摆幅下,能在0.56μs的建立时间内驱动1 n F的电容负载,同时静态电流只有5μA,可用于液晶显示器的列驱动。

基于电压积分翻转电容法的微位移测量

微小位移测量在工业控制、机械制造等领域应用广泛。提出了一种基于电压积分翻转电容法的微位移测量方法,该方法利用平行板电容器充放电的特性,使输出电压根据电容值的不同而发生周期性的反转,产生相应频率的输出波形。该系统由位移测量电极板、电压积分翻转电路、低通滤波电路和MCU模块组成。位移测量电极板位移变化时,电容也发生相应改变,电压积分翻转电路将电容变化值转化为输出信号的频率变化值。低通滤波电路将输出信号滤波,降低高频噪声的影响。MCU模块计算出频率变化值对应的微小位移变化值。实验结果表明:由线性回归分析,基于电压积分翻转电容法的微位移测量,其线性度误差为2.16%,相对误差为0.06%,与其他基于电容的位移测量方法相比,线性度误差比基于电容式传感器的微位移测量法小0.09%,比ZNXD型电容式传感器位移测量法小0.64%;相对误差比基于电容式传感器的微位移测量法小0.26%,比ZNXD型电容式传感器位移测量法小0.14%,比平板式电容器位移测量法小0.36%。相比之下,基于电压积分翻转电容法的微位移测量具有较好的线性度误差和相对误差。

一种采用电压检测器的无片外电容FVF-LDO

提出了一种基于翻转电压跟随器(FVF)的无片外电容低压差线性稳压器(LDO)。采用电压检测器来检测输出电压,大幅改善了瞬态响应,克服了常规LDO面积大、需要使用片内大电容的缺点,仅消耗了额外的静态电流。该LDO采用90nm CMOS工艺进行设计与仿真,面积为0.009 6mm^2,输入电压为1.2V,压差为200mV。结果表明,在50pF负载电容、3~100mA负载电流、300ns跃迁时间的条件下,产生的上冲电压为65mV,瞬态恢复时间为1μs,产生下冲电压为89mV,瞬态恢复时间为1.4μs,且将负载调整率性能改善到0.02mV/mA。

一种无片外电容高瞬态响应LDO设计

针对SoC中电源管理模块对高功能-面积比和高瞬态响应的需求,本文提出一种基于翻转电压跟随器(FVF)的无片外电容低压差线性稳压器(LDO),采用电压峰值检测技术实现动态电流偏置,进而提升系统瞬态响应。基于SMIC 40nm工艺的仿真结果表明,在典型负载切换状态下,提出方案的下冲和上冲恢复时间相比传统的FVF结构LDO电路分别缩短了75%和29%。

DBD型臭氧发生器M型“缺口”现象的探讨

介质阻挡放电(Dielectnic Bannien Dischange,简称DBD)型臭氧发生器用高频逆变电源,在变压器初级观测到电压出现两次翻转过程,呈M形状,这里定义为电压M型"缺口"。通过电压电流数据的采集对比,发现由于电流换向时间与IGBT导通时间不一致,导致容性负载通过变压器及IGBT体二极管向电源放电,使得变压器初级电压发生短暂时间的翻转,开关管管压降出现M形状的"缺口"。分析可知在电压翻转的两个瞬间,介质电容对变压器存在较大的过电压冲击,影响变压器的绝缘特性及系统的可靠性。并进一步讨论了M型"缺口"区间大小在正负半周期对介质阻挡放电的影响。在实际调试过程中通过调节PWM触发脉冲的占空比及缩短桥式逆变电路中IGBT桥臂的"死区"时间,避免M型"缺口"的出现。

基于耦合电感的压电能量采集电路设计与仿真

利用压电材料的环境振动能量收集技术具有能量密度大,无电磁干扰,较易收集的特点,该文提出一种自供电式压电振动能量采集电路,即基于耦合电感的同步电荷提取和电压翻转电路(SCET&VII),利用电子仿真软件LTspice对标准能量采集(SEH)电路、同步电荷提取(SECE)电路和SCET&VII进行仿真分析和对比。结果表明,在相同振动激励条件下,SCET&VII接口电路的负载取用功率是SEH的2.65倍、SECE的1.76倍,且功率输出不受负载影响,同时实现了能量收集中的开关动作能量自给。

一种嵌入式上电复位电路的设计与芯片实现

在芯片上电过程中,需要复位电路提供一个复位信号,保证系统正常启动。为了解决传统电路中起拉电压和复位时间较难控制等问题,提出一种利用反相器翻转电压设置起拉电压、电容控制复位时间的新型结构。该上电复位电路在MXIC0.5μm CMOS工艺上得以验证实现。测试结果表明在正负电源分别为0V和-5V的情况下,电路的起拉电平为-4.5V,复位时间为3.44ms,满足工程要求。

一种采用双极工艺设计的过温保护电路

在设计开关电源的时候通常会加入过温保护电路,一旦开关电源内部的温度超过其允许的最高温度时,将停止内部电路的供电,为整个开关电源提供自身的保护,同时也保护了开关电源所供电的整机电路免遭破坏。文章提出了一种基于2μm双极工艺设计的过温保护电路,并通过Cadence Spectre仿真工具对电路的工作状态进行仿真。结果表明该电路不但功能良好,敏感度高,而且结构简单,便于集成。该过温保护电路通常集成在DC/DC转换器的控制芯片中,设计温度在130℃左右时翻转电压。

一种用于脉冲超宽带接收机的0.18-μm CMOS工艺的高增益检波器(英文)

设计了一个用于非相干脉冲超宽带接收机的0.18-μm CMOS工艺的能量检波器.该检波器包含了输入匹配模块、平方电路、翻转电压跟随器-电流检测电路、跨导级以及输出缓冲器.平方电路运用饱和区晶体管的平方律特性对输入差分信号进行平方,所得到的输出电流由翻转电压跟随器-电流检测电路转换成电压.跨导级对该信号进行放大并积分得到所接受的能量.测试结果可以看出,当输入信号的峰峰值超过60mV时,在高达300MHz的频率下检波增益可以达到10dB.而最小检测幅度为13mV,此时的检波增益为5dB.在移除输出缓冲器之后,输出脉冲的幅度将增加一倍.不计及测试焊盘,芯片面积为0.23mm×0.3mm.电路由一个1.8V的电源供电,核心电路电流为3.5mA.该检波器已成功应用于开关键控方式的接收机以实现高速宽带通信.

一种低功耗快速瞬态响应的LDO电路

CEE实验中的束流探测器上集成了大量像素传感器芯片,为了给这些芯片提供稳定的电源电压,针对硅像素芯片对供电电路小面积和低功耗的高要求,在国产GSMC 130 nm CMOS工艺中,实现了一种由单个密勒电容补偿的低压差线性稳压器(Low-Dropout Regulator,LDO)电路。提出的基于翻转电压跟随(Flipped Voltage Follower,FVF)结构的LDO采用小尺寸晶体管,在负载电流快速变化时能实现高稳定性、快速瞬态性能和低功耗,且不需要片外电容。仿真结果表明,该电路在负载电流为20 mA时能驱动0~100 pF的容性负载,此时线性调整率为3.3 mV/V,静态电流为8.5μA,版图的面积仅为103.5μm×95.2μm,适用于高度复杂的探测器系统芯片中。