一种电容共享的高分辨率Σ-Δ调制器

介绍了一种基于电容共享结构的两级两阶级联型(MASH 2-2)一位量化、离散时间、低通Σ-Δ调制器。Σ-Δ调制器采用对寄生电容不敏感的开关电容积分器结构,根据采样电容和反馈电容的大小关系,灵活地将采样电容和反馈电容进行共享,节省了芯片面积。对调制器中的开关电容热噪声进行了详细的理论计算和仿真分析,结果表明,这种电容共享方式有效地降低了调制器的本底噪声,提高了Σ-Δ调制器的灵敏度。调制器采用0.5μm CMOS工艺设计实现,单电源5 V供电,过采样率为64,信号带宽7.8 kHz,系统时钟1 MHz,总功耗12.56 mW,测试结果表明,Σ-Δ调制器达到了19.71 bit的有效分辨率。

基于分时共享方案的640×512红外读出电路设计

大规模、高集成度的红外焦平面器件是实现高空间分辨率红外成像的核心。针对高集成度的红外焦平面技术发展,文中设计了一款15μm中心距640×512的红外焦平面读出电路。为提升器件信噪比和积分时间,提出了一种2×2四个像元分时复用积分电容共享技术方案,单元采用直接注入(DI)结构作为输入级,使得读出电路最大电荷容量可达20 Me-/像元。电路有两档电荷容量可选,可满足不同光电流信号的读出要求。为了减小噪声的注入及提高缓冲器偏置电流的精度,为信号传输链路设计了相应的偏置电路。电路仿真结果表明,电路帧频108 Hz,功耗低于110 m W,线性度可高达99.99%。电路采用了CSMC 0.18μm 1P4M 3.3 V工艺加工流片,常温测试结果显示电路工作电流正常,偏置开关可控,功能正常。

320×256中/长波双色IRFPAs读出电路设计

中波与长波探测器的光电流及动态输出阻抗存在数量级的差别。为满足积分时间及读出信号信噪比的要求,采用像元间多电容共享的方案,设计了一种高集成度的320×256双色红外焦平面读出电路。该电路选用直接注入(DI)结构作为中波输入级,而长波输入级则选用了缓冲注入(BDI)结构。其缓冲放大器采用单边结构,具有高增益、低功耗、低噪声的特点,降低了输入阻抗,提高了注入效率。基于HHNEC 0.35μm 2P4M标准CMOS工艺,完成了芯片的设计与制造。经测试,引入电容共享方案后其有效电荷容量达到70 Me-/像元,电路各项功能正常,在光照条件下,芯片呈现出高的灵敏性。在2.5 MHz读出速率下,中波及长波输出电压范围均大于2 V,非线性小于1%。在100 f/s帧频下,整体功耗小于170 m W。

14位100MSPS流水线ADC的低功耗设计

为实现14位100MSPS流水线模数转换器(ADC)的低功耗设计,提出了一种新型的运放和电容共享技术。该技术将流水线ADC的前端采样保持电路(SHC)并入第一流水线级,并在后面的流水线级中相邻两级使用运放共享技术,消除了常规的运放和电容共享技术所存在的需要额外置零状态和引入的额外开关影响运放建立时间的缺点。芯片采用TSMC 0.18μm互补型金属氧化物半导体(CMOS)混合信号工艺,仿真结果表明,在100MSPS采样率和10MHz输入信号频率下,ADC可达到77.6dB的信号噪声失调比(SNDR),87.3dB的无杂散动态范围(SFDR),±0.4LSB的微分非线性(DNL),±1LSB的积分非线性(INL),0.56pJ/conv的品质因数(FOM),在3.3V供电情况下功耗为350mW。

一种用于LCD驱动的电荷泵电路

基于GSMC0.18μm±9VCMOS三阱工艺,设计了一种用于LCD驱动的正、负压电荷泵电路。该电荷泵采用共享耦合电容的结构并,结合了一种新的衬底偏置技术,在较小的面积代价下,可达到较强的驱动能力和较高的效率。测试结果表明,该电荷泵在1mW的输出功率下,效率可达到60%,而电路面积仅为0.51mm2。