高分辨率流水线A/D转换器采样电容优化研究

讨论了流水线A/D转换器的工作原理,定量分析了开关电容增益块中最重要的两个热噪声源:采样开关和放大器的热噪声。以此为基础,提出了使功耗最小化的采样电容选择方法,以及在简单模型下的取值。在对A/D转换器进行功耗优化时,分析结果对选择采样电容和每级分辨率具有指导意义。

14位流水线A/D转换器采样电容值的优化

针对14位流水线A/D转换器中各级采样电容值的优化问题,提出了在系统模型中加入热噪声模型的方法。在14位流水线A/D转换器结构下,通过系统级仿真,得出采样保持放大器(SHA)的采样电容Cs必须大于10 pF,第一级余数放大器的采样电容必须大于2 pF,才能使有限的采样电容引起系统信噪比的衰减小于1 dB的结论。

模块化多电平变流器电容电压均衡策略研究进展

半桥式模块化多电平变流器(half-bridgemodular multilevel converter,HB-MMC)直流侧电容电压分散于数百个子模块,动态交互复杂,电容电压均衡是MMC稳定运行的关键前提,快速、可靠且易于实现的MMC电容电压均衡策略一直是工程界和学术界的研究热点。本文梳理了近年来国内外的研究成果,梳理了基于子模块电容电压采样和无需子模块电容电压采样两大类及其细分的均压策略,并归纳了特殊工况下子模块电容电压均衡控制方法;最后,综合对比各类电容电压均衡策略的特点,并探讨未来MMC电容电压均衡策略的研究趋势,展望其应用前景,以期为MMC在不同电压等级下的安全稳定运行提供有价值的参考。

可调控开关电容放大器的结构设计及模拟仿真

设计了一款可调控开关电容放大器,给出了各级电路的结构图和设计思想以及仿真结果。

基于流水线ADC的MDAC电容失配校准研究

针对MDAC中采样电容失配会降低ADC输出非线性性能的问题,提出了一种流水线ADC的前台数字校准技术。该前台数字校准技术利用ADC输出积分非线性的相对偏差提取误差,利用简单的多路选择运算单元进行误差补偿。在此基础上,采用Verilog HDL实现了RTL级描述并成功流片。仿真和测试结果表明,该校准算法能够提升ADC输出性能。

一种基于COT控制的快速瞬态响应Buck变换器

设计了一种基于TSMC 0.18μm CMOS工艺的快速瞬态响应Buck型变换器。基于电流模COT架构的Buck型变换器,结合电容电流采样电路和负载电流调节器,设计了一种新颖的瞬态增强电路,对负载电流进行补偿,有效地减小了恢复时间,提高了输出电压精度。仿真结果表明,没有瞬态增强电路时,负载电流从0 A跳变到3 A,电流变化率为3 A/10 ns,下跌电压为166.9 mV,恢复时间为5.8μs;加入瞬态增强电路后,下跌电压变为21 mV,恢复时间变为0.5μs。没有瞬态增强电路时,负载电流从3 A跳变到0 A,电流变化率为3 A/10 ns,过冲电压为73 mV,恢复时间为3.3μs;加入瞬态增强电路后,过冲电压变为36 mV,恢复时间变为0.6μs。

用于巨磁阻生物传感器检测的模拟前端电路

提出一种用于巨磁阻(GMR)生物传感器检测的模拟前端电路。电路采用电压检测的方法,包括基准电压源,单位增益缓冲器,电荷转移型开关电容采样保持电路,流水线模数转换器四部分;基准电压源用于产生传感器阵列的片内激励电压;传感器阵列的检测输出电压经单位增益缓冲器后,由开关电容采样保持电路进行采样,保持,放大;最后经过流水线模数转换器输出数字码流;芯片采用SMIC 0.18μm 1P6M CMOS厚栅氧工艺实现。测试结果表明,在电源电压3.3 V,20 MHz时钟下测试,整体电路输出信号有效精度达到7.2 bit,功耗33 mW,满足GMR生物传感器的检测要求。

深入理解应用广泛的QMatrix技术

在家电、消费电子和手机应用中,触摸传感控制正在日益取代机电开关。触摸传感的流行获有很强的动力,触摸控制能够实现时髦的和多功能设计,从而可以实现产品的差异化,为终端产品创造更高的附加值。

BD031 MEMS信号处理电路的研制及测试

本文报道了一个为电容式微加速度计传感器信号处理而设计的全集成化的BD031 CMOS MEM信号处理电路.电路设计采用了对信号的差分电容采样方式和过采样技术、前置采样放大器高增益和低噪声设计措施、可调节选通带宽的的低通滤波器及为提高电容噪声性能的带有虚开关结构的开关电容滤波器设计技术、可微调节增益(常规情况下恒定增益为2)的输出缓冲放大器、可调节振荡频率(正常情况下为800KHz)的本地CMOS时钟产生振荡器及为上述模拟电路提供基准电压和基准电流的基准电压源等设计技术、以及可以进行输入失调调节和对差分电容变化量△C的自测试电路.电路使用单一5伏电源,采用1.2微米、双多晶硅、双铝、N-阱CMOS工艺加工,芯片面积为2.82×3.61平方毫米.芯片性能测试表明其差分小电容变化量△C传感范围达到0.06pF-5pF、带宽为300Hz-5KHz.

模数转换器的输入驱动

目前大多数高精度模数转换器都具有一个电容性“采样与保持”片上放大器,其需要在每次转换前进行再充电。因此,模数转换器通常还采用一个外部运算放大器。不幸的是,采样电容器会降低放大器的稳定性,因此,放大器会在其输出显示低电平振铃,从而很难在非常短的时间内(400ns)为采样电容器进行再充电使其达到非常高的精度 (40μV)。本文将对此问题进行解释,并说明如何优化模拟前端。

一种nW级低功耗SAR ADC设计

逐次逼近型模拟数字转换器(SAR ADC)在低功耗具有明显的优势,基于此,本文在10 bit,采样率为200KS/s下,设计一种nW级低功耗SAR ADC,相较于传统结构,极大地降低了功耗。在SAR ADC中,其功耗主要来源于DAC,本文采用一种新型的应用于SAR ADC的DAC开关切换方式,输入信号被采样在单个电容下极板,提高了精度,且相比于传统的DAC,减少了一半的电容,极大地降低了功耗。在1. 8V电源电压,UMC 80nm工艺下,仿真结果显示,有效位达到9. 7位,整体功耗大约为700nW。