一种超宽线性范围低通带衰减的OTA-C心电信号滤波器设计

介绍了一种基于全差分运算跨导放大器（OTA）的超宽线性范围低通带衰减的五阶Butterworth低通滤波器。该滤波器主要应用于可穿戴式无线体域网的UWB健康监护与遥测系统。为了提高OTA-C滤波器线性范围,对典型小跨导电路的源极负反馈结构进行了改进,并将共源共栅结构作为OTA的输出级以减少滤波器的通带衰减。为了适应生物医学芯片的低功耗特性,基于OTA结构的电路工作在亚阈值区。电路基于SMIC 0.18-μm CMOS工艺进行设计并流片。测试结果表明,滤波器的通带衰减仅为6.2dB,-3-dB频率为276 Hz;对于输入100 Hz、0.8 VPP的正弦信号,该滤波器的总谐波失真（THD）为56.8 dB。利用该滤波器对含有噪声干扰的ECG信号进行滤波, 结果证明了该滤波器能有效地滤除噪声干扰。     

一种适用于心电信号检测的高阶连续时间OTA-C滤波器设计

提出一种适合心电信号（ECG）检测的OTA-C滤波器。为了达到低功耗、低截止频率、高直流增益、高阻带衰减、低谐波失真的目的,滤波器采用五阶巴特沃斯全差分低通滤波结构和高增益的两级单端输出OTA,其中OTA电路采用亚阈值区驱动、电流分流和源极负反馈等技术。采用SMIC 0.18-μm 1P6M CMOS工艺进行电路、版图设计及优化。仿真结果表明,滤波器在静态功耗为17.6 μW,截止频率为240 Hz,直流增益为-6 dB,阻带衰减为120 dB每十倍频,三次谐波失真小于-62 dB@ 400 mV,适合应用于心电信号检测模拟前端。     

具有两块非对称接地面的高紧凑型超宽带天线

针对超宽带无线通信的应用,提出了一种新颖的具有两块非对称接地面结构的紧凑型超宽带(Ultra-Wideband,UWB)天线.本设计采用半椭圆辐射单元和两块非对称接地平面结构,以获得较宽的工作频率和较小的几何尺寸.对影响天线性能的主要几何参数进行了研究和优化并对所设计天线进行了加工制作与测量.测试结果表明:反射系数S11小于-10 dB时,所设计天线的工作频率覆盖3～12 GHz的范围,满足标准UWB带宽(3.1～10.6 GHz)的要求,且平均增益达到4.5 dBi天线具有较小的几何尺寸,仅为14 mm×18 mm=252 mm2.     

一种自偏置高效率CMOS超高频整流电路的设计

基于SMIC 0.18μm 1P6M标准CMOS工艺,设计并实现了一种低成本、高效率的超高频整流电路.该设计采用直流偏置电路和驱动电路对整流管的阈值电压进行补偿,消除了标准CMOS工艺阈值电压对整流电路效率的不利影响.在版图后仿真下,当输入915MHz,340mV的射频信号时,整流电路的输出电压为2.646V,启动时间为60μs,总体效率高达43.8%,整个电路版图面积为910μm×600μm.     

基于802．11a标准的5GHz振荡器设计

介绍了一种全集成的LC压控振荡器（VCO）的设计。该振荡器的中心频率为5．25GHz,电源电压为1．8V,工作在802．11a标准下,采用0．18μmCMOS工艺实现。仿真结果表明。VCO的相位噪声在偏离中心频率1MHz时达到-121dBc／Hz,调谐范围达到31％,输出电压峰峰值为830mV,有良好的线性纯度。     

无线数据传输的TTIB信号处理器的建模与实现

在多径传播信道中,因多径衰落导致的随机相位和幅度干扰会影响信号的接收效果,并且接收机和发射机都需要精确的频率参考,在此基础上发展起来的透明带内导音(TTIB)技术可以满足抗多径衰落与克服频率漂移的要求。以往的TTIB处理大多是利用DSP芯片来实现的,而本文对用FPGA这一新的方法来实现TTIB处理进行了探讨,并在EDA平台上理论地实现了THB的处理．从而说明基于FPGA平台也能有效地实现TTIB处理,并且在速度、灵活性以及成本上都具有优势。     

一种宽动态范围低失配的电荷泵

采用TSMC 0.18 μm混合CMOS工艺,设计了一种应用在GNSS接收机中低杂散锁相环(PLL)的宽动态范围低失配电荷泵。分析了电荷泵非理想因素和压控振荡器(VCO)调谐增益对参考杂散的影响,发现提高电荷泵电流匹配精度和减小VCO调谐增益均可有效抑制锁相环的参考杂散。采用加负反馈的源极开关型电荷泵,以实现电荷泵充放电电流的精确匹配。利用电荷泵输出电压来控制运算放大器的不同输出支路,以拓宽电荷泵的输出电压动态范围,从而降低PLL输出频率范围对VCO调谐增益的要求。仿真结果表明,当电源电压为1.8 V、电荷泵电流为100 μA时,可以实现充放电电流精确匹配,输出电压范围达到0.02~1.78 V,参考杂散为-66.3 dBc。     

一种低功耗高PSRR CMOS基准电压源

提出了一种采用新颖负温漂系数电流源补偿结构的高性能基准电压源。利用工作在亚阈值区的两个MOS管的栅源电压差与工作在线性区的MOS管的漏电流关系,产生补偿电流,使输出电压对温度不敏感。提出的负温漂电流源结构没有使用传统大电阻,不仅保证了低功耗,还有效减小了芯片面积。采用共源共栅的电流源结构,提高了电源抑制比。基于TSMC 0.18 QUOTEμmμm CMOS工艺进行设计仿真。仿真结果表明,在-35 ℃~150 ℃范围内,温漂系数为8.3×10-6/℃。电源电压为1.3~3.3 V时,电压调整率为0.21%,电源抑制比为-81.2 dB@100 Hz,功耗仅为184.7 nW。芯片面积为0.006 mm²。     

一种高性能超低功耗亚阈值基准电压源

设计了一种超低功耗、无片上电阻、无双极型晶体管的基于CMOS亚阈值特性的基准电压源。采用Oguey电流源结构来减小静态电流,从而降低功耗,并加入工作于亚阈值区的运算放大器,在保证低功耗的前提下,显著提高了电源电压抑制比。采用1.8 V MOS管与3.3 V MOS管的阈值电压差进行温度补偿,使得输出电压具有超低温度系数。采用共源共栅电流镜以提高电源电压抑制比和电压调整率。电路基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行设计和仿真。仿真结果表明,在－30 ℃~125 ℃温度范围内,温漂系数为9.3×10－6/℃;电源电压为0.8~3.3 V时,电压调整率为0.16%,电源电压抑制比为－58.2 dB@100 Hz,电路功耗仅为109 nW,芯片面积为0.01 mm²。     

一种低温漂超低功耗带隙基准电压源

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种低温漂超低功耗的带隙基准电压源。采用无电阻电路结构,使基准电压源具有了超低功耗性能。基于分段线性电流模技术,引入滤波电容,极大地降低了温漂系数,稳定了输出电压。利用Cadence Spectre EDA软件,对电路进行设计和仿真。结果表明,在 -50℃~100 ℃温度范围内,温漂系数仅为2.9×10-6/℃。在0.99～3 V的电压范围内具有稳定的基准输出。在1 kHz频率下电源抑制比为 -71.28 dB。整个带隙基准源的功耗仅为185.9 nW。