一款低频电容倍增电路的设计

阐述一种节能型的电容倍增电路的设计,它解决了单片集成的锁相环(Phase Locked Loop,PLL)的低通滤波器电路受限于尺寸只能外置的问题,该电路用TSMC 0.18μmBCD工艺制成,版图面积0.00975mm2,功耗0.0162mW。应用于LED TV背光系统的参考输入频率为50Hz~400kHz的PLL,由此实现单片集成。

基于有源电容倍增器的新型电荷泵DC-DC变换器

电荷泵中浮置电容是影响输出特性的关键因素 ,针对大容量浮置电容难以集成的问题 ,提出利用电流传输器构成有源电容倍增器代替浮置电容的方法 ,可使等效的浮置电容容量提高 1～ 3个数量级 .利用PSPICE软件对反压及倍压电荷泵分别在采用有源电容倍增器和理想电容的情况下进行仿真 ,对比分析的结果说明采用有源电容倍增器的电荷泵电路仅需要很小的电容就能得到与外加大容量浮置电容电荷泵电路相同的输出特性 (实例中 10 0pF可等效 5 0nF) ,从而基于有源电容倍增器的电荷泵将更易于全单片集成 .

采用有源电容倍增器改善开关电容DC-DC变换器的性能

研究了开关电容DC-DC变换器输出电压与电容的关系,分析了变换器输出电压波纹产生的原因.针对变换器中大电容难集成的问题,提出了一种基于跨导放大器和第二代电流传输器的有源电容倍增器的新型拓扑结构.该电路只用较少的元件就可以实现开关电容变换器中的浮地和接地电容.以二阶开关电容DC-DC变换器为例,用PSPICE软件分别对采用了有源电容倍增器的新型结构和传统结构进行了仿真.结果显示,基于有源电容倍增器的开关电容变换器仅用100pF电容就等效了200nF电容的输出性能,而且具有更低的输出电压波纹.

基于电容倍增技术的LDO补偿方法

设计了一种低静态电流、高稳定性的LDO稳压器.该电路使用电容倍增技术进行频率补偿,减小了补偿电容值,节省了芯片面积,在负载电流0.1mA和150mA时具有较好的相位裕度.电路采用XFAB0.6μm CMOS工艺模型,最终设计的LDO电路静态功耗17μA,最大驱动电流150mA.使用10μF的负载电容,在负载电流变化率为150mA/100μs时,最大过冲为22mV(1.83%).

适合集成开关电容DC-DC变换器的浮地电容倍增器

针对在集成电路中制作大容量电容器的困难,提出了一种利用电流传输器提高集成电容器容量的方法,称之为连续可变浮地电容倍增器。分析了电容倍增的机理,建立了相应的关系式,在此基础上对用此浮地电容构成的一阶滤波器和开关电容DC-DC变换器进行了理论分析和PSPICE仿真。结果表明,利用电流传输器的阻抗变换作用,可使小容量的电容等效变换为较大容量的浮地电容,从而便于开关电容DC-DC变换器实现全单片集成。

一种基于电容倍增的无电容式LDO

设计了一种基于电容倍增的无电容式LDO，将电容倍增模块嵌入到了误差运算放大器的第一级，提升了系统的环路带宽，有良好的瞬态响应。电路通过0.13μm 标准 CMOS 工艺仿真实现，仿真结果显示，系统静态功耗为42μW ，当负载从0-50mA变化时，电压最大波动为87mV ，建立时间为2.5μs。

基于电容倍增器的超低频正弦信号发生器的研究

为了改善超低频正弦信号发生器对电容大容量、无极性的要求,介绍了一种基于电容倍增原理的超低频正弦波振荡电路。利用电容倍增器的原理,选择电容接地的RC移相选频网络,设计一个三节相位滞后式RC正弦波振荡器。通过硬件电路实验和仿真分析,此电路能够实现以无极性、小容量等高性能参数电容获得频率很低、幅值大的正弦信号输出。此振荡电路调节方便,输出稳定,可满足实验教学对超低频信号源的要求。

一种宽范围高精度电容倍增器的设计

为了解决在集成电路中难以制作大容量电容器的问题,采用3个差分式数字控制线性可调跨导运算放大器(POTA)和1个接地电容,实现了一个浮地电容倍增器。通过调节POTA的控制字,可实现电容倍增器电容容量的线性调节,当调节范围为1～1 000倍时,误差小于1.4%。经过Cadence的Spectre仿真器仿真,验证了电路的性能。

基于电容倍增原理的微变电容检测电路

针对微变电容的检测,传统电路存在设计复杂,电容测量精度不够等问题,提出了一种基于电容倍增原理的微变电容检测电路.该电路同时实现了电容倍增和方波信号产生的功能,先将电容的微小变化经过数百倍的放大,然后将这种变化体现在方波信号的周期变化上,供后级单片机检测和分析.基于multisim仿真平台测试,将电容放大倍数设置为500倍时,用51单片机检测到的电容精度可达10fF.

电容倍增电路研究进展

模拟滤波器在生理信号前端处理集成电路中是至关重要的模块,它直接影响到所获取的信号质量。由于生理信号的频率范围极低,模拟滤波器中大数值电容的片上实现是亟需解决的问题。总结了电容倍增电路的研究进展,对电流模式倍增电路、电压模式倍增电路、基于电流电压转换方式的电容倍增电路、非平衡电容倍增电路等关键技术进行了提炼和分析,并且展望了电容倍增电路未来的研究方向。

基于线性可调全差分OTA的电容倍增器

为了解决在集成电路中制作大容量电容器困难的问题,设计了一个线性可调跨导运算放大器(LO-TA),利用3个所设计的LOTA和1个接地电容实现了1个浮地电容倍增器.提出的电容倍增器能够通过调节相应LOTA的外部控制电流的比值实现电容容量的线性调节,调节范围为1～103倍时误差小于0.3%.电路的性能通过一个二阶电流模式滤波器和PSPICE仿真得到了验证.

一种基于密勒倍增的高性能LDO的设计

基于零极点跟踪技术,提出一种新的LDO频率补偿架构。利用密勒电容倍增原理和零极点跟踪技术,在很小的补偿电容面积下使LDO获得全负载范围内的环路稳定。摆率增强电路的应用使系统具有优越的负载瞬态调整性能。基于0.5μm标准CMOS工艺,对LDO进行仿真验证。结果表明,系统空载下,静态电流为32μA,且能提供最大200 mA的负载电流;在输出电容为2.2μF、负载电流以200 mA/10 ns突变时,最大下冲电压仅为10 mV,没有明显的上冲。

LED驱动芯片中软启动电路设计与仿真验证

基于LED驱动芯片设计了一种软启动电路,应用于DC-DC转换器中,防止在芯片启动瞬间浪涌电流的产生,从而导致芯片损坏。整体电路主要由带隙基准电路、偏置电流产生电路、电容倍增电路、比较器以及由与非门构成的RS触发器组成。该电路针对传统软启动电路所占版图面积大、结构复杂等缺点,利用电流模式电容倍增电路结构应用于软启动电路中,使芯片面积显著减小。该软启动电路是在中芯国际0.18μm BCD工艺条件下进行设计和仿真验证。结果表明:软启动输出信号随时间逐步上升,并在3 ms左右完成了软启动工作。该软启动电路结构简单,易于实现,可应用于其它DC-DC转换器芯片,极具市场应用价值。

电流模集成电抗元件与频率变换电路的设计

为了拓宽电流模单元电路结构在低压低功耗射频集成电路中的应用,研究把第二代电流传输器用作电抗器件和频率变换电路。以第二代电流传输器为核心,辅助予外围电路,构造从输入到输出端口不同性质传输阻抗的有源电容倍增器和有源电感,并且基于第二代电流传输器组合结构差异的分析,设计了集成频率变换电路。从理论上,推出有源电容倍增器和有源电感结构的合理性。仿真集成频率变换电路,结果表明对40 MHz以下正弦波倍频功能正确,且以100 kHz正弦波为调制信号和以10 MHz的正弦波为载波获得了双边带调幅信号。这为射频集成电路设计提供了新的思路。

模拟集成运放的特殊应用

在进行实验研制、产品开发及科学研究时 ,对电子元器件要求很高 ,选择范围很大 ,但是在一些特殊场合下 ,现有的器件仍然不能满足科技工作者设计制作的要求。笔者以集成运放为核心器件 ,配合适当的电阻、电容器件 ,采用特殊的连接方式 ,模拟成特殊的电阻和电容器件。这一思想不仅扩大了对电子元器件的选择范围和特殊要求 ,而且也展示了集成运放的独特应用 ,极大地推广了集成运放的实用价值。

基于数字控制线性可调OTA的FPAA

提出了一款基于差分式数字控制线性可调跨导运算放大器(POTA)的低功耗、高性能的现场可编程模拟阵列(FPAA)。可重构模拟单元(CAB)采用差分式POTA电路,提高了电路高频性能和抗共模干扰能力。为了减少通用电容矩阵中寄生电容对电路性能的影响,设计了一款电容倍增器。采用六边形互连网络拓扑结构和开关共享技术,使各CAB之间实现了较好的可编程能力,同时减少了可编程开关数量及开关噪声对电路性能的影响。作为应用,在4′7阵列结构上重构实现了一个可调谐六阶巴特沃斯通用滤波器,通过调节相应开关的控制字可实现电路拓扑结构和参数的改变,从而实现不同的滤波类型和极点频率的调节。电路的性能通过Pspice仿真得到了验证。

一种快速瞬态响应的低压差线性稳压器设计

设计了一种应用于片外大电容场景下的具有快速瞬态响应特性的LDO。电路通过采用负载电流采样负反馈的结构构成了一个高带宽的电压缓冲器。该LDO使用具有电容倍增功能的共栅共源补偿结构,在外挂1μF负载电容的条件下,仅需500 fF的片上补偿电容即可保证在全负载范围内的稳定性。此外,通过使用自适应偏置技术,在减小轻载功耗的同时进一步提升了瞬态响应速度。电路采用0.18μm CMOS工艺进行设计与仿真验证。仿真结果表明,在LDO的输入电压为1.2 V、输出电压为1 V时,当负载电流以0.1μs的速度在150 mA和100μA之间切换时,最大电压变化仅为10.7 mV,输出电压恢复时间小于0.7μs。

电流模控制高效同步DC-DC芯片设计

采用0.18μm工艺设计一款同步高效降压型DC-DC电源芯片。为了实现快速响应、提高转换效率以及减小芯片面积的目的,该芯片采用电流模控制,应用电压外环与电流内环双环控制方式实现电路的快速响应和系统环路的稳定性。带补偿的电流检测电路能有效提高采样速度与精度。采用死区缓冲技术设计死区时间可调的缓冲器,并对误差放大器中补偿网络的电容采用电容倍增技术。仿真和测试结果表明,该芯片最高转换效率可达95%,平均转换效率为91.5%,输出纹波仅为0.3 mV,芯片面积约为1.2 mm~2,可广泛用于各类便携式电子产品中。

一种升压转换器的新型片内补偿设计

提出一种新的升压转换器环路补偿方法。通过增加一个运算放大器,实现了补偿电容的倍增,使用片内小电容就可以实现环路稳定性设计,无需片外补偿电容。采用TSMC 0.13μm BCD工艺进行设计并流片,测试结果显示,输入4V,输出5V的条件下,在整个CCM负载范围内,开关频率为1.46 MHz,内部补偿电路工作正常,输出电压稳定,无振荡,与设计仿真值相符。

一种用于DC-DC开关电源芯片的新型软启动电路

设计了一种应用于DC-DC开关电源芯片中的新型软启动电路。其核心是一种带电容倍增结构的软启动电路,电路结构简单、易于实现,采用密勒电容倍增技术,极大地减小了所需电容尺寸,进而显著减小了电路版图面积。该软启动电路已在基于0.5μm BCD工艺设计的DCDC开关电源芯片中实现并进行了验证,测试结果表明DC-DC开关电源芯片输出电压逐步上升,没有产生过冲现象,芯片在3 ms左右完成启动开始正常工作。DC-DC开关电源芯片面积为1.88 mm×2.00 mm,软启动电路模块面积仅为0.2 mm×0.07 mm。