宽电源范围的高精度振荡器设计技术研究

为解决CMOS振荡器频率稳定性差的问题,提出一种基于阈值电压的高精度宽电源范围振荡器电路结构。利用与电源无关的恒流源和MOS管开通关断对电容进行充放电,产生占空比50%的时钟信号,设计熔丝电阻控制可修调电流镜电路实现工艺修调。基于0.25μm BCD工艺,对提出的方法进行了具体电路设计与物理实现验证,结果表明：在电源电压3 V典型情况下,时钟信号中心频率为36.5 kHz,工艺修调范围为54.14%～219.18%,修调精度为-0.82%～+2.53%。电源电压2～4 V变化范围内,频率变化系数为0.97%/V;电源电压1.8～5.8 V变化范围内,频率变化系数为2.47%/V;电源电压在1.8～12 V范围内,频率变化系数为1%/V,具有较宽的电源适应特性。     

一种应用于SOC电源的内嵌式软启动电路设计

针对SOC系统对电源的上电及稳定性的特殊要求,本文提出了一种全新的片内软启动电路。采用7位DAC控制精密电流源下拉内部基准电压, 实现软启动无缝切换。不仅有效抑制了启动过冲及带载能力问题,提高了输出精度。同时减少了芯片引脚数目以节省PCB板面积。设计电路在一款基于0.35 μm CMOS工艺的电源芯片中进行了验证,测试结果表明,在工作频率为400 kHz,DC-DC输出电压为2.5V,LDO输出电压为1.8V的条件下,系统在使能250μs后成功实现了软启动,并且启动完成后的稳定性也非常好。     

双输出DC-DC的内建可测性设计

双路输出的DC-DC:转换器设计中有许多参数需要检测和控制,非常有限的引脚数目使得直接测试内部参数比较困难.本设计大胆采用管脚复用技术,在增加很小内部电路的基础上,设计了一款新颖、实用的双路输出DC-DC的内部测试电路,并经Cadence、Hspiee等EDA软件对设计电路进行仿真,各项指标均符合设计要求,从而完成芯片的可测性设计,并大大缩短了芯片的研制周期,提高了产品利润.     

升压式ＤＣ－ＤＣ开关电源的数字化软启动方法研究

为了解决DC-DC开关电源启动过程的浪涌电流较大对开关电源造成损坏的问题,本文提出了一种用于升压式DC-DC开关电源的高效数字化软启动方法。该方法采用可编程数字化技术,通过复用衬底切换电路对输出电容预充电的方式,实现输出电流平稳上升,达到了开关电源的软启动效果,解决了DC-DC开关电源在启动时产生的浪涌电流和电压过冲问题。基于0.18 μmBCD工艺完成了对论文所提出方法的物理实现与测试验证。测试表明在输入电压为3.7V,输出电压为4.6V,占空比为20%~80%时,软启动时间在PVT变化的情况下为210 μs,输出电压平稳上升不会产生浪涌电流现象。通过理论分析与实验验证,该方法具有结构简单、稳定性强、功耗低、启动速度快的明显优势。     

一种具有极低THD值的差分运放的设计

为了减小运算放大器由于自身及外界原因存在失调导致输出波形的THD值较大的状况,文中首先介绍了全差分运算放大器的基本架构,并在此基础上采用一种新颖的选通输入方式及简单的共模反馈电路设计了一款高增益,低THD值的全差分运放.经计算且在TSMC0.6μmBCD工艺上,用Cadence、Hspice等EDA软件对设计电路进行仿真,各项指标均符合设计要求,输出波形的THD值仅为0.385%.目前该电路已成功应用在一款D类音频功率放大芯片中.     

基于斜坡电荷泵控制的高速低抖动锁相环

本文提出了一种新型高速低抖动锁相环架构。通过实时监测鉴频鉴相器的输出产生线性斜坡电荷泵电流,实现了自适应带宽控制。主要通过在传统锁相环的基础上,巧妙地设计了一个快速启动电路和一个斜坡电荷泵电路。首先,使能快速启动电路实现对环路滤波器的快速预充电;然后当鉴频鉴相器输出的充电电流脉宽超过设定的最小值时,斜坡电流控制电路将线性增加电荷泵电流,从而实现了快速响应和低相位噪声。同时,通过零温度系数电荷泵电流的设计,保证了高速低抖动指标的温度稳定性。所设计的新型锁相环架构已在一款基于0.35 μm的DSP处理芯片中得到验证。测试结果显示所设计斜坡电荷泵锁相环在宽温度范围内使得锁定时间提高了60%,且峰峰值抖动仅有0.3%的良好特性。     

宽负载范围的高PSRR线性电源研究

研究分析了线性稳压电源中电源对稳压输出的噪声影响途径,提出了一种与负载无关的高PSRR线性稳压器电路,为减小电源噪声对LDO模块电路的影响,基于带隙基准源内部的自建电压实现高压和低噪声隔离,抑制了传统结构带来的功耗、 面积和噪声问题,基于0.18μｍ、４０ Ｖ 高压BCD工艺进行了具体电路设计与芯片实现,经过全面验证,在电源电压为 4.5Ｖ 到32 Ｖ,输出电容为2.2μＦ,最大负载电流为200ｍＡ 的条件下LDO可提供3.3Ｖ的稳定电压源,空载时PSRR可达到80.5,ｄＢ负载为200ｍＡ下PSRR仍然高达80.23ｄＢ,变化率仅为0.001ｄＢ/ ｍＡ,实现了与负载无关的高PSRR 线性稳压器设计。     

低功耗恒定跨导轨对轨运算放大器设计技术研究

为了解决轨对轨运算放大器输入级跨导随共模输入电压变化的影响,采用实时共模电压监测技术,动态跟踪轨对轨运放输入级的跨导变化,通过对偏置电流的高精度定量补偿,从而实现了对输入级跨导的恒定性控制。基于0.18μm CMOS工艺进行了具体电路的设计实现,结果表明:在电源电压3.3 V、负载电阻100Ω、负载电容1 nF的条件下,运放增益为148 dB、相位裕度为61°、功耗为39.6μW,共模输入范围高达0~3.3 V,输入级跨导变化率仅为2.1%。     

可提高Buck型DC/DC转换器带载能力的斜坡补偿设计

提出了一种新颖的可提高Buck型DC/DC转换器带载能力的斜坡补偿设计。针对电流模DC/DC转换器在大占空比下的不稳定性,以及采用斜坡补偿后系统带载能力下降等问题,通过产生分段线性斜坡补偿信号并进行箝位,既保证了系统的稳定性,又提高了系统的带载能力。该电路基于0.5μm CMOS工艺设计,在不同的温度与电源电压下,经Hspice仿真验证,达到设计目标。