数字UWB脉冲发生器设计

讨论了当前UWB发展的形势.结合传统UWB脉冲发生器设计方法,采用数字设计技术,基于0.18μm工艺标准的CMOS技术,利用组合电路的竞争机制和短矩形脉冲的相位组合原理,设计出了低功耗窄宽度的UWB脉冲发生器,其功率谱符合FCC辐射掩蔽标准.经验证获得了很好的效果,得到的脉冲宽度为370 ps,峰值电压为380 mV.在脉冲重复频率为1 MHz和480 MHz时系统功耗分别仅为0.7 mW和17.4 mW.     

基于FPGA的数字存储系统硬件设计

数字存储器可以完成数据采集、数据存储等功能,具有很广泛的应用前景。论述了以Altera高性能FPGA-EPC3C40F484I7为核心处理器的高速信号数字存储系统的硬件设计原理以及基于FPGA的数字存储系统硬件设计实现技术。详细阐述了系统架构以及各功能模块,给出了各模块硬件外围接口的连接图,重点分析了DDR2接口电路设计中的几个关键问题,并结合实际设计中遇到的问题给出了解决方法。该数字存储系统可以用于高速宽频信号的存储等方面。     

光纤CATV系统光电接收器的研究

综合考虑高速光电探测器的频率特性以及宽带功率放大和匹配,并采用直接管芯贴装技术的高度集成封装的陶瓷基片厚膜电路以及国际标准化模块式结构,使研制的光电接收器带宽可达860MHz,频响平坦度达0.75dB,增益达11dB,具有较高的热稳定性。     

一种地端关断差分驱动CMOS射频整流器

采用SMIC 180 nm工艺,设计了一种地端关断差分驱动CMOS射频整流器。通过切断能量传输路径,解决了传统可关断差分驱动CMOS射频整流器因短路电流较高导致关断功耗(POFF)较大的问题。搭建可重构3阶整流电路,验证该射频整流器的功能。仿真结果表明,相对于传统可关断差分驱动CMOS射频整流器,当输入电压VIN幅值为1 V、负载电阻RL为10 kΩ时,在零电压关断的情况下,该整流器的POFF下降了15.2 dBm @953 MHz;在负电压关断情况下,POFF下降了24.5 dBm @953 MHz。该整流器满足射频能量收集系统中整流器低功耗待机的要求。     

一种高速高线性度采样保持电路

采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种应用于高速ADC的采样保持电路。运用大信号建模分析方法,针对采样保持电路中的缓冲器,引入一个PMOS管构成类Cascode结构,以消除二级效应对线性度的影响。同时,增加了一条低阈值NMOS管构成的电流通路来减小整个电路的寄生电容,进而提高缓冲器的线性度。仿真结果表明,该采样保持电路在1 GHz采样频率以内均可达到9位以上的有效位数。当采样频率为500 MHz时,该电路的SFDR为79.76 dB,ENOB为12.02 bit,THD为-85.33 dB,功耗约为26.8 mW。     

应用于热电能量收集的低压自启动电路

设计了一种两级低电压自启动电路,实现低输入电压条件下热电能量收集系统的自启动。在第一级自启动电路中引入一种新型堆叠式反相器,构成环形振荡器结构,在低供电电压下产生较大的振荡摆幅;第二级自启动电路由高幅值时钟产生电路与电感复用升压电路构成,进一步提高输出电压;由电压检测电路以及辅助电路构成的控制电路实现了第一级自启动向第二级自启动的转换,以及第二级自启动向主升压转换的过程。基于0.18 μm CMOS工艺设计该自启动电路,版图后仿真结果表明,在190 mV的TEG输入电压,以及11.8 μA的负载电流情况下,自启动电路可产生825 mV输出电压,转换效率可达到56.5%,实现能量收集系统的自启动功能,保证后级主升压电路的正常工作。     

一种低关断功耗的地端关断整流器

基于TSMC 180 nm CMOS工艺,设计了一种采用负压关断的地端关断整流器。将关断时的控制电平从0降到负值,降低了使能管的亚阈值电流。将使能管的工作状态从亚阈值区变为截止区,进一步降低了关断功耗。仿真结果表明,当整流器使能时,该负压地端关断整流器的导通性能与传统地端关断整流器几乎相当。当整流器关断且输入电压幅值为1 V时,关断功耗为-24.0 dBm @953 MHz,与传统地端关断整流器相比,下降了7.5 dBm;与传统短路关断整流器相比,降低了23 dBm,功率转换效率提高了1.9 %。该地端关断整流器能满足射频能量收集系统中整流器低功耗待机的要求。     

一种高精度超低功耗基准电压源

提出了一种超低功耗、无BJT的基于亚阈值CMOS特性的基准电压源。采用正负温度系数电流求和的方式来获得与温度无关的电流,再转换成基准电压;采用共源共栅电流镜来提高电源电压抑制比和电压调整率。基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行仿真,结果表明,在-20℃~135 ℃温度范围内,温漂系数为2.97×10-5/℃;在0.9~3.3 V电源电压范围内,电压调整率为0.089%;在频率为100 Hz时,电源电压抑制比为-74 dB,电路功耗仅有230 nW。     

一种-30 dBm射频能量收集整流器

基于高频整流与匹配放大的方法,采用标准0.18 μm CMOS工艺,设计了一种接收信号频率可调的无线射频能量收集整流器。通过调节匹配网络中的片外可调电感,实现了不同频段无线信号的有效接收与放大,并提供一种高效的射频整流技术,大幅降低最小接收信号强度,增大了系统的接收灵敏度。仿真实验结果表明:当无线信号为915 MHz时,系统的接收灵敏度达到-30 dBm,输出直流电压为2.1 V；无线接收信号为2.4 GHz时,系统的接收灵敏度达到-24 dBm,输出直流电压为2.4 V。     

一种应用于开关电容电路的0.9 V自适应偏置OTA

设计了一种应用于开关电容电路的自适应偏置的低电压、低功耗开关运算跨导放大器。采用负阻负载技术和自适应偏置技术,分别提高了放大器的增益和转换速率;采用电流镜型OTA技术降低功耗,并通过控制开关关断非工作状态下的运放电源,进一步降低了功耗。新型开关电容共模反馈电路的共模电压可在一个时钟周期内快速稳定,不增加额外功耗,不限制输出摆幅。在SMIC 0.18 μm工艺下的仿真结果表明,OTA在0.9 V供电下,直流增益达60 dB,增益带宽积为1.81 MHz,转换速率为0.94 V/μs,功耗为4.16 μW。