低功耗轨到轨CMOS运算放大器设计

设计一种3.3V的低功耗轨到轨CMOS运放,输入级采用差分NMOS和差分PMOS共同作用,实现大的跨导。基于CSMC的0.35um 3.3V工艺模型,利用spectre软件对电路进行仿真。在电源电压3.3V,MOS管采用低开启的LVNMOS和LVPMOS,电阻负载为10K,电容负载为50pF的情况下,运放在整个共模范围内总跨导变化仅2.4%,电压增益变化仅为1.7%,直流开环增益为109dB,增益带宽积为8.4MHz,相位裕度为71,功耗为204uW。     

CMOS两级运算放大器设计与HSPICE仿真

本文根据运算放大器的设计要求（单位增益带宽、相位裕量、输入等效噪声、功耗等）,选择电路结构,详细分析了CMOS运算放大器的所有性能参数,使用Levelone模型进行手工计算,设计出器件的几何尺寸,最后通过Hspice仿真软件给出了性能指标的仿真结果。     

用电流反馈运放设计宽带高速数据放大器

用电流反馈运放设计双运放差分结构数据放大器，对其主要直流及交流特性进行理论分析和计算机模拟。PSPICE模拟结果是：在差模电压增益2～40倍调节范围内，-3dB带宽保持在10．1MH-8.45MHz，大信号转换率625V/μs，共模抑制比86．7dB，输入电阻高于5MQ。结果表明，这种数据放大器适用于宽带高速模拟信号处理。     

基于电荷放大原理的电容检测电路设计

容值在pF级别,变化量在fF级别的电容传感器广泛应用于纳米级位移测量和电容层析成像等场景中.基于开关电容充放电原理,设计一种高分辨率的微变电容检测电路.整个电路采用CSMC 0.13 um CMOS工艺,利用Cadence Spectre仿真优化,分别实现了增益为99 dB、单位增益带宽为50 MHz的运算放大器和温度系数8.2 ppm/℃、电源抑制比-88 dB的带隙基准,并最终设计出分辨率为5 fF的电容检测电路.     

共基-共射反馈放大器高频响应仿真与分析

在计算和仿真共基-共射反馈放大器的开、闭环源互阻增益满足反馈放大器中基本关系的基础上,分别采用EWB软件和MATLAB对高频小信号等效电路做出了组合电路的频率特性曲线,两者关系曲线相同.开闭环的截止频率之比是反馈放大器的反馈深度,满足单极点条件,说明反馈放大器可视为单极点电路.时间常数开路法的结果表明,具有密勒倍增效应的共射集电结电容形成的极点,时间常数很大,决定了整个电路的上限频率.同时各电容的闭环上限频率都较开环拓展了同一倍数,是源互阻增益下降的倍数,说明增益带宽积保持不变.这种借助分析电路各极点频率,进而获得整体频率特性的方法,为讨论多极点系统带来了方便.     

光纤参量放大器带宽特性的理论研究

为研究DSF光纤参量放大器(DSF-FOPA)的带宽增益特性,利用四波混频功率耦合方程进行分析,并对相位匹配条件进行了讨论.在小信号条件下,采用对称抽运时,得到了不同参数对放大器的带宽和增益的影响情况.分析结果表明,采用大的抽运功率、短的DSF光纤及宽的波长间隔可以拓宽放大器的带宽.     

10 Gbit/s PON系统突发模式前置放大器设计(英文)

针对无源光网络(PON)设计了10 Gbit/s的突发模式前置放大器. 为了获取大动态范围和快速响应,电路采用DC耦合结构,并设计了一种反馈型峰值检测单元以实现自动增益控制与阈值提取功能. 利用调节型共源共栅(RGC)结构的输入级单元减小了电路的输入电阻,使得包括光检测器电容在内的大寄生电容与电路的主极点相隔离,从而提高了带宽. 该前置放大器采用低成本的0.13 μm CMOS工艺实现,芯片面积为425μm×475μm,总功耗为23.4mW. 测试结果表明,电路的工作速率范围在1.25 ～10.312 5Gbit/s,可提供64.0 dBΩ的高跨阻增益与54. 6 dBΩ的低跨阻增益,输入动态范围大于22.9 dB. 等效输入噪声电流为23.4 pA/Hz1/2. 该放大器可满足10G-EPON与XG-PON的相关指标.     

12 Gbit/s CMOS DNFFCG差分跨阻放大器的设计（英文）

提出了一种12-Gbit/s的低功耗、宽带CMOS具有双反馈结构的前馈共栅差分跨阻放大器,用于甚短距离传输光电集成电路接收机.通过将输入节点的主极点提高到一个较高的频率,增大了放大器带宽.此外,采用2个反馈环路降低输入等效电阻,从而进一步提高了带宽.提出的跨阻放大器采用TSMC0.18μm CMOS工艺制造.整个电路具有较小的芯片面积,其核心面积仅为0.0036 mm~2.在不考虑两级差分的缓冲放大器时,其功耗为14.6 mW.测试结果表明,在1.8V的电源电压下,实现了9GHz的3dB带宽和49.2dBΩ的跨阻增益.测量的平均输入噪声电流功率谱密度为28.1 p A/Hz~(1/2).在相同的工艺条件下,与已发表的文献相比,DNFFCG差分跨组放大器具有最佳的增益带宽积.     

基于低频小信号检测的CMOS放大器设计

本文介绍了一个基于低频小信号检测应用的CMOS放大器的设计.设计基于中芯国际（SMIC）0.18μm CMOS工艺,使用Cadence Spectre进行仿真,结果表明该放大器在3.3V工作电压下实现开环直流增益95dB,单位增益带宽40MHZ,相位裕度67^0,100kHz工作频率时噪声系数17dB,总谐波失真（THD）-92 dB,功耗为4mW.     

一种高性能低电压全摆幅CMOS运放设计

采用CMOS 0.5μm工艺设计了一种低电压全摆幅CMOS运算放大器,提出了一种新颖简单的电平偏移电路,为运放的输入级提供了良好的电平位移,当电源电压降至或者小于N型与P型管阈值电压之和时,也能使的运放在任何共模输入电压下可以正常工作,实现了输入级的Rail-to-Rail特性和恒跨导。采用Hspice软件仿真,在1.3v单电源供电下,直流开环增益达106.5dB,相位裕度为72°,功耗178.8μW。整个电路结构简单紧凑.适合于低电压应用。     

100MHz～1．1GHz超宽带低噪声放大器的CAD设计

低噪声放大器是射频前端的关键部件。针对超宽带低噪声放大器实际应用中对带宽、增益、噪声等要求,文中基于多级反馈技术,用AglientEDA工具ADS进行全面的仿真分析和优化设计。测试结果表明,实际测得的指标能与仿真结果较好的吻合．实现了一种较好的超宽带、低噪声、带内平坦度好和良好端口匹配的高效宽带放大器。     

SAR ADC中高能效电荷均值开关方法

提出一种逐次逼近型模数转换器（successive approximation register analog-to-digital converter,SAR ADC）高能效电荷均值开关方法。该方法能够提供恒定的共模电压VCM,大小为VREF的一半,且只需要使用两个参考电压VREF和地,避免了额外的电压基准电路。为了增加一位精度并保持恒定的共模电压,C-2C结构替代参考电容C。与单调开关方法相比,该方法能耗减少66.65％,电容面积减少49.41％。行为仿真结果证明了该方法的有效性。     

自动增益控制电路实验设计

鉴于已有电路带宽较窄、通频带内幅频特性起伏大等问题,设计了一种宽带自动增益控制闭环电路,包括压控放大器、高速放大器、高速比较器、二极管整流、阻容滤波、电压调整电路、电源模块。为了使输出幅度信号幅度稳定误差小,通过调节比较器的阈值使增益放大电路处在增益线性放大区。测试表明在20kHz~40MHz范围内,可调增益为-28~45dB;在通带内,稳态输出幅度误差小。电路可作为电子设计竞赛培训模块电路,也可作为自动控制教学单元实验。     

10Gb/s CMOS宽带限幅放大器设计

作为光接收机前端的关键部分,限幅放大器要求具有高增益,足够带宽以及较宽的输入动态范围。本文在0.18μm CMOS工艺上设计了一种用于10Gb/s传输速率的限幅放大器。采用反比例级联结构和低电压降有源电感负载来提高系统带宽,达到了设计目标。仿真结果显示,该限幅放大器获得了约30dB的增益和10GHz的-3dB带宽,在10GHz范围内S11和S22都小于-10dB,电路功耗为100mW。     

运放-差分电压串联负反馈的理论计算与仿真分析

采用方框图分析法,对所设计的直接耦合方式下的运放-差分电压串联负反馈放大电路,以多级放大增益的计算方法,计算出基本放大器的电压增益,进而由反馈放大器中的基本关系得到反馈放大器的电压增益。另外采用微变等效电路方法,将运算放大器和晶体三极管分别用电压控制电压源和电流控制电流源替代计算得到反馈放大器的电压增益,两者满足负反馈放大电路中的基本关系。同时,启用仿真软件EWB,分别测出基本放大器和反馈放大器输出电压,与输入电压做比较得电压增益,结果与理论计算最大相对误差不超过0.175%,说明方法的正确性。     

电压并联负反馈放大电路稳定性的分析与讨论

推导了适用于反馈系数变化条件下的反馈放大器增益相对稳定性的一般公式。用运算放大器作为基本放大元件,构成电压并联负反馈放大电路,对开环互阻增益和反馈系数变化情况下的闭环互阻增益的相对稳定性进行了分析。结果表明:微分形式仅适用于开环增益变化不大情况;差分形式要求反馈系数不变;而一般形式在电路参数改变的各种情况下都能成立,是一个普遍适用的公式。     

共射-共集反馈放大器高频响应仿真与分析

对共射-共集电压并联负反馈放大电路采用方框图法计算基本放大器和反馈放大器的源互阻增益,结果的正确性经高频小信号等效电路在EWB软件下的仿真和MATLAB结点电压法下的数值解得以验证.软件分析显示,开、闭环的上限频率之比是反馈放大器的源反馈深度,满足单极点开、闭环上限频率间关系,说明电路中有上限频率远小于其它的主极点.采用开路时间常数法讨论下各结电容对上限频率的影响,得到无论开、闭环状态,容量较小的共射电路集电结电容都因回路电阻大,造成极点上限频率低,在频率响应中起主要作用的结论.以上分析方法可用于讨论多极点系统中的各极点频率,以便针对性调整电路参数,改善系统频率特性.     

程控低噪声宽带直流放大器设计

为解决小信号易受干扰、难以实现线性放大的问题,以MSP430F247单片机为控制核心,采用压控可变增益宽带放大器VCA820作为程控增益放大器,设计了一个低噪声宽直流放大器.系统能对直流到20MHz的信号,实现增益从0dB到80dB范围内以1dB为步进的程控放大,带内增益起伏小于0.5dB,50负载时输出信号峰-峰值高达30V.系统的零点漂移小,工作带宽高,驱动能力强,性能稳定,可广泛应用于传感器网络和通信设备等电路中.     

带有二进制开关和恒跨导偏置的信号求和型可编程增益放大器（英文）

提出了一种基于信号求和结构的新型可编程增益放大器.不同于传统的信号求和可变增益放大器,在本设计中,通过二进制开关的控制接入分流管的宽长比来实现分流管的跨导改变.二进制的设计可以实现精确的6 dB增益步长.恒跨导偏置技术保证了电路实现精确的增益,且不受工艺、电压和温度变化的影响.P-well NM OS技术消除了背栅效应对增益误差的影响.低增益采用源极退化技术实现,实现了信号强度较大时,电路具有高线性度.所设计的可编程增益放大器采用0.18μm CMOS工艺制造.测试结果显示,增益范围为0~24 dB,增益步长6 dB,最大增益误差为0.3 d B.在不同增益下,电路都能保证恒定210 MHz带宽.OIP3和最小噪声系数分别为20.9 d Bm和11.1 dB.电路版图紧凑,核心面积为0.068 mm~2.在1.8 V的电源电压下,消耗4.8 mW功率.     

电磁带隙结构的微带天线设计

本文设计了一种应用于无线局域网的电磁带隙结构(EBG)的微带天线。通过在微带贴片天线的辐射单元周围加载蘑菇型EBG结构,使得天线的带宽、增益性能得到了显著改善。仿真结果表明,与普通贴片天线相比,加载EBG结构时天线带宽增加了6%,主辐射方向上增益增大了1.98dB。