D类音频功放的双声道转单声道电路设计

本文设计了一种适用于D类音频功放的双声道转单声道电路,可有效将立体声放大器转换为单声放大器。该电路有效降低了功放的输出阻抗,减小了输出功率管的耗散功率,提升了效率;同时,因其并行工作的原理,单声道模式的总承载电流增大,相同总谐波失真下单声道模式的最大输出功率得到提升。

电表计量芯片中sigma-delta ADC的系统级分析

提出一种基于sigma-delta模拟数字转换器(ADC)设计的解决方案。该方案主要包括提高sigma-delta ADC中比较器的反馈电压精确度和sigma-delta ADC的转换精确度来提高电能计量的精确度。实际应用中,电能计量芯片包括2路以上的sigma-delta ADC转换通道,一部分通路用于实现固定幅度的电压模数转换,因而电压数字量的SQNR为一定值,另外的通路则实现用户用电产生电流的模数转换,因而电流数字量的SQNR随用户用电量而变,通过将电压数字量与电流数字量相乘,即得到用户所用电量及相应的有效值。经验证,当反馈电压存在x%的偏差时,会使电能计量和有效值计量分别产生2x%和x%的偏差。当电流通道SQNR(信号至量化噪声比)低于30 d B时,会使电能计量产生0.5%的误差,电流通道有效值计量误差大于0.4%。

160Msps双通道时间交织的采样保持电路设计

阐述一种双通道时间交织采样保持电路的设计,它是基于电源电压3.3V,0.13μm CMOS工艺,应用于12位160Msps双通道时间交织流水线模数转换器(ADC)中,改善型栅压自举开关被设计用来实现高的线性度。仿真结果表明,当采样速率为160Msps时,有效位数达到14.86bit,电源电流为17.3mA,无杂散动态范围达到96.2dB。

D类音频功放过流保护电路的设计

本文设计了一种D类音频功放的过流保护电路。通过和功率管同类型,缩小尺寸的采样管监测流过功率管电流的大小,因此在高侧功率管和低侧功率管过流时,使用一个基准电压值和一个比较器就可以完成过流检测及保护功能,有效降低了过流保护电路的功耗和版图面积。栅驱动电路通过一个自举电容不仅为高侧功率管及采样管的开启提供足够的驱动电压,还为过流保护电路提供选择控制信号,交替检测高低侧功率管的过流情况。过流保护电路采用耐高压结构,保证D类音频功放大功率输出时正常工作。

一种用于LDO的低功耗带隙基准电压源

设计了一种应用于低压差线性稳压器(LDO)的低功耗带隙基准电压源电路。一方面,通过将电路中运放的输入对管偏置在亚阈值区,大大降低了运放的功耗;另一方面,采用零功耗的启动电路,进一步降低了整体电路的功耗。该基准电压源采用旺宏0.35μm CMOS工艺流片,经测试,基准输出电压的温度系数为33 ppm/℃,总电流消耗仅为12μA。

新型平面螺旋变压器的T-型等效电路模型

针对平面四边形螺旋变压器,提出了一种新型T-型集总参数等效电路模型,所建立的模型包含所有的导线损耗和衬底的寄生损耗;采用并联的L-R和L-R-C网络,模拟了衬底的感性寄生效应;通过二端口网络分析和向量拟合方法得到模型中各元件的值。将变压器等效电路模型仿真数据与HFSS中电磁仿真数据进行对比,两者在0-20GHz频率范围内有很高的吻合度。

基于UVM的CAN收发器故障诊断模块的验证

本文介绍了基于UVM验证方法学对带有保护和诊断功能的车载CAN收发器中故障诊断模块的验证平台设计。该验证平台针对不同的故障事件产生对应的随机激励,来模拟实际应用场景中可能发生的故障事件,并且具有良好的复用性。验证结果覆盖了预期的功能点,功能覆盖率达到100%,代码覆盖率达到98.55%,为带保护和诊断功能的CAN收发器的开发提供参考。

一种高精确度低功耗无片外电容LDO设计

设计了一种片上集成的高精确度、低功耗、无片外电容的低压差线性稳压器(LDO)。采用一种新型高精确度、带隙基准电压源电路降低输出电压温漂系数;采用零功耗启动电路和支路较少的摆率增强模块降低功耗,该电路采用CSMC 0.5μm CMOS工艺。经过Cadence Spectre仿真验证,输出电压为3.3 V,在3.5~5.5 V范围内变化时,线性调整率小于0.3 m V/V,负载调整率小于0.09 m V/m A,输出电压在-40^+150℃范围内温漂系数达10 ppm/℃,整个LDO消耗17.7μA的电流。

应用于高速高精确度流水线ADC参考电压缓冲器

通过分析流水线数字转换器(ADC)中参考电压缓冲器的工作过程,提出了相应的负载模型,并推导出缓冲器的指标,设计了一种能用于高速高精确度流水线ADC的参考电压缓冲器。该缓冲器采用了改进的开环结构,降低了设计复杂度、功耗和面积,同时采用增强型源跟随结构,提高了缓冲器驱动能力和稳定性。该参考电压缓冲器采用华力55 nm CMOS工艺进行电路和版图设计,版图面积为320μm×260μm。Spectre后仿真结果表明,参考电压缓冲器功耗为3 m A,建立时间为4.3 ns,成功应用于60 MS/s 12 bit流水线ADC。

峰值电流型PWM调制buck DC-DC的建模与仿真分析

针对目前直流转直流(DC-DC)变换器系统建模方法受限于实际电路的局限性,提出了一种新型的Cadence系统建模方法。利用Cadence工具及其理想元器件,建立脉宽调制(PWM)峰值电流型buck DC-DC的系统模型。为验证模型的性能,在旺宏0.5μm BCD工艺条件下,用电路结构替换理想模型,得到电路系统,并将其与系统模型的仿真结果进行对比。仿真结果表明,以该系统模型为指导设计的buck DC-DC芯片在340 k Hz工作频率下具有宽输出电压范围,并能提供2 A的大负载电流,从而验证了该设计方法的可行性。

MEMS麦克风中新型电荷泵的设计

设计了一款应用于MEMS麦克风的电荷泵电路。在动态的电荷传输开关型电荷泵中,增加了时钟电平倍增电路和负反馈电路,使得电荷泵在工艺偏差、温度以及电源电压变化时能够输出稳定的高压。电路基于0.3μm CMOS工艺实现,Spectre仿真结果表明,在1.6-3.6V电源电压范围及所有工艺角下,电荷泵能够输出偏差在±5%以内的14V高压,与相同条件下的传统静态电荷传输型电荷泵相比,升压单元减少了33%,有效提高了效率,节省了面积。

一个LVTSCR并联PMOS的高维持电压ESD防护器件(英文)

为了在5 V片上输入输出端进行静电放电(ESD)防护,提出了一种新型的LVTSCR结构。使用Silvaco 2D TCAD软件对此器件进行包含电学及热学特性的仿真。此新型器件交换了LVTSCR中N-Well的N+、P+掺杂区并引入了一个类PMOS结构用来在LVTSCR工作前释放ESD电流。器件仿真结果显示,与LVTSCR相比,该器件获得了更高的维持电压(10.51 V),以及更高的开启速度(1.05×10-10 s),同时触发电压仅仅从12.45 V增加到15.35 V。并且,如果加入的PMOS结构选择与NMOS相同的沟道长度,器件不会引起热失效问题。

带宽可调高阶开关电容滤波器的设计

对高阶开关电容滤波器的设计原理进行了研究,采用级联法进行滤波器的设计,并提出一种带宽可调的方法。借助Filter Solutions软件,设计了带宽可调的6阶开关电容椭圆低通滤波器,并结合Cadence中的Spectre RF进行仿真验证。仿真结果显示,滤波器各项指标满足设计要求,并且带宽可调方法正确有效。

一种应用于电力线载波通信的线驱动器设计

设计了一种应用于电力线窄带载波通信发送端中的高线性度、全差分的线驱动器。该结构上包括增益可调的预放大级和功率输出级。其中预放大级的输出摆幅可调,功率输出级的静态功耗可调,可针对系统输出功耗检测电路检测到的功耗输出信息选择相应的静态功耗。电路基于中芯国际(SMIC)的0.18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺设计。后仿真结果表明,在输出摆幅峰峰值为4 V的情况下,最大电流驱动能力可达667 m A,总谐波失真(THD)小于-60 d B,符合电力线窄带载波通信的应用要求。

应用于SAR ADC的高能效电容开关转换方案

针对逐次逼近型模数转换器,提出了一种新型高能效的电容开关转换方案。在前3个比较周期内,该新型电容开关不消耗转换功耗。从第4个比较周期开始,采用了拆分电容技术、单边双电平转换技术,使得一侧的电容只在2个参考电压Vcm与地之间进行切换,进一步节省了功耗。仿真结果表明,与传统电容阵列相比,该新型电容开关的转换功耗降低了99.23%,总电容面积减小了75%。微分非线性为0.162LSB,积分非线性为0.163LSB。

X射线探测器数据采集与实时传输系统

根据自主设计的X射线探测器读出芯片数据量大、速度快和连续性的特点。设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、第二代双倍数据率同步动态随机存储器(DDR2)与第三代通用串行总线(USB 3.0)的X射线探测器数据采集与实时传输系统。系统以FPGA和USB 3.0协议为核心,由FPGA采集X射线探测器读出芯片的24通道数字信号,并送入DDR2存储器中进行高速缓存,高速缓存的数据最终被USB 3.0接口传输至PC端进行实时处理。该系统数据采集的吞吐率可达2 400 Mbps,USB接口传输速率可达2.5 Gbps,能够满足X射线探测系统中高速采集与实时传输的要求。

应用于MEMS加速度计的电容式检测电路设计

基于相关双采样、斩波技术以及电容自适应校准技术,设计了一种低噪声、高动态范围的全差分电容式微系统(MEMS)加速度计检测电路。在检测电路感应电容中采用电容自适应校准技术,消除电容失配,提高检测范围;在开关电容低通滤波器中加入斩波,降低滤波器噪声;控制滤波器时序,消除电荷注入引起的非线性。在5 V电源供电下,仿真结果表明:检测电路输出线性电压范围为±3 V,在0.01~300 Hz范围内,等效输出噪声为650 nV,检测动态范围高于120 dB。

一种带曲率补偿的电流模式基准电压源

设计了一种带曲率补偿的电流模式基准电压源。采用CTAT电流补偿技术和高低温分段补偿技术,降低了基准电压的温度系数。采用斩波稳定技术和2阶低通滤波器,减小了失调电压和斩波引起的纹波。后仿真结果表明,在5 V电源电压、-40℃~150℃温度范围的条件下,基准电压源的温度系数为8.39×10-7/℃。Monte Carlo仿真结果表明,使用斩波稳定技术后,该基准电压源的3σ误差由原来的±0.904%降为±0.011%。

基于FPGA的实时图像采集与显示系统设计

本文设计了一种分辨率可调(最高分辨率为1920×1080)的实时视频图像采集与显示系统。该系统硬件部分利用OmniVision公司生产的OV5640 CMOS图像传感器采集视频数据,以Xilinx公司Artix 7系列FPGA芯片作为主控芯片,以一块Micron公司128 Mbit容量的DDR3 SDRAM作为缓存介质,以一块带有HDMI接口的显示屏作为图像显示屏。代码部分通过编写Verilog代码实现视频图像的采集、DDR3 SDRAM的读写缓存、HDMI的接口驱动。经过测试,该系统能够实现图像的实时图像采集与显示。

一种低触发电压高维持电压可控硅静电防护器件的设计与实现

本文针对低压5V CMOS工艺中SCR(可控硅)静电防护器件高触发电压和低维持电压的缺点,在传统简单SCR的基础上,设计了一种新器件结构,该结构改变器件击穿面降低触发电压,通过内镶二极管的方式提高器件维持电压,避免闩锁风险。设计器件在0.5um CMOS工艺下进行了流片测试,TLP测试结果表明,内镶二极管的SCR新结构,其触发电压从18.89V降低到13.04V,维持电压从3.83 V提高到5.20V,适用于5V工作电压的芯片保护,有效解决了CMOS工艺中可控硅静电防护器件高触发电压和低维持电压的缺点。