一种用于传感器模拟前端的可编程增益放大器

基于华虹0.18μm CMOS工艺设计了一款用于传感器模拟前端的可编程增益放大器(PGA),其整体采用全差分结构来抑制传感器输出的共模噪声、直流分量以及供电电源的输出噪声。该电路由仪表放大结构轨对轨输入级、轨对轨自动调零全差分运算放大器、数字控制电路以及直流分量消除电路这四个部分构成,同时采用连续时间自动调零校准技术来降低其输入失调电压。PGA的放大倍数为5 bit调节,共12个档位,分别为1,2,4,8,…,1024,2048倍。在3.3 V电源电压下,PGA输入输出摆幅为0.2～3.1 V。在输入500 mV的直流分量条件下,在-40～125℃的温度范围内,可将直流分量抑制到47.6μV。通过Virtuoso软件进行电路设计、版图绘制以及仿真验证,后仿真结果表明,在进行100次蒙特卡罗仿真下,电源抑制比和共模抑制比在1 kHz处的平均值分别约为110.3 dB和116.1 dB,输入失调电压的1σ值约为21.3μV。     

一种改进的旋转式微机械结构

给出了一种改进的旋转式微机械薄膜残余应变测试结构．与已有的普通微旋转结构相比,改进的微旋转结构执行梁的宽度都保持一致．改进的微旋转结构在旋转变形之后,整个执行梁都会发生弯曲变形,所以在变形之后结构的残余应力非常小且分布均匀,没有普通微旋转结构的高应力集中,因此测量精度高于传统微旋转结构,更适合于高残余应变薄膜的测试．文中详细推导了改进微旋转结构的力学模型,并用有限元软件进行了模拟分析,同时详细地给出了改进的微旋转结构与传统微旋转结构的性能对比,最后用实验对改进微旋转结构的理论模型进行了验证．     

一种新型微机械锚

在不增加薄膜层数的前提下设计出一种新型的薄膜微机械锚结构。新型微机械锚与传统微机械锚相比具有更大的厚度和合理的形状，其刚度得到很大增强。有限元的模拟表明，新型微机械锚不仅能向连接在其结构上的其他微结构提供更高的支撑力，还提供了更接近于固支的支撑边界条件。     

MEMS薄膜材料参数在线测试方法与技术

给出了一种MEMS薄膜材料参数的在线测试技术与方法.这种技术包括微测试结构图形、测试硬件设备和测试分析软件.它能够快速测试MEMS薄膜的主要性能参数,并且测试设备和测试方法都与集成电路测试方案兼容,即所有材料参数的测试与提取都通过电学激励与电学测量来实现.文中首先给出了测试技术与方法的工作原理,然后对用标准表面微机械加工工艺制作的多晶硅薄膜进行了测试,实验结果表明该测试技术与方法的测试效率高、成本低,具有一定的工业应用价值.     

一种新型微机械锚

在不增加薄膜层数的前提下设计出一种新型的薄膜微机械锚结构.新型微机械锚与传统微机械锚相比具有更大的厚度和合理的形状,其刚度得到很大增强.有限元的模拟表明,新型微机械锚不仅能向连接在其结构上的其他微结构提供更高的支撑力,还提供了更接近于固支的支撑边界条件.     

一种新型微机械锚

在不增加薄膜层数的前提下设计出一种新型的薄膜微机械锚结构。新型微机械锚与传统微机械锚相比具有更大的厚度和合理的形状 ,其刚度得到很大增强。有限元的模拟表明 ,新型微机械锚不仅能向连接在其结构上的其他微结构提供更高的支撑力 ,还提供了更接近于固支的支撑边界条件     

MEMS薄膜材料参数在线测试方法与技术

给出了一种MEMS薄膜材料参数的在线测试技术与方法.这种技术包括微测试结构图形、测试硬件设备和测试分析软件.它能够快速测试MEMS薄膜的主要性能参数,并且测试设备和测试方法都与集成电路测试方案兼容,即所有材料参数的测试与提取都通过电学激励与电学测量来实现.文中首先给出了测试技术与方法的工作原理,然后对用标准表面微机械加工工艺制作的多晶硅薄膜进行了测试,实验结果表明该测试技术与方法的测试效率高、成本低,具有一定的工业应用价值.     

一种改进的旋转式微机械结构

给出了一种改进的旋转式微机械薄膜残余应变测试结构.与已有的普通微旋转结构相比,改进的微旋转结构执行梁的宽度都保持一致.改进的微旋转结构在旋转变形之后,整个执行梁都会发生弯曲变形,所以在变形之后结构的残余应力非常小且分布均匀,没有普通微旋转结构的高应力集中,因此测量精度高于传统微旋转结构,更适合于高残余应变薄膜的测试.文中详细推导了改进微旋转结构的力学模型,并用有限元软件进行了模拟分析,同时详细地给出了改进的微旋转结构与传统微旋转结构的性能对比,最后用实验对改进微旋转结构的理论模型进行了验证.     

一种高增益带宽积高摆率运算跨导放大器

运算放大器(OTA)是模拟和混合信号集成电路中重要的构成模块，在各类电路中有着广泛的应用，人们希望运算放大器能以低电源电压运行的同时保持高增益带宽积，这就对运算放大器的性能提出了一定的要求，对此，基于折叠式共源共栅结构提出了一种高增益带宽积高摆率的运算跨导放大器。该OTA基于0.18μm CMOS工艺设计，电路主要包含自适应偏置电路、反馈回路、折叠式共源共栅运算放大器等模块，利用自适应偏置电路代替差分输入对的尾电流源，提升动态电流和增益带宽积，通过反馈回路进一步提升电路性能。利用Cadence软件对电路进行仿真，仿真结果表明，在其他指标变化不大的前提下，该运放的增益带宽积和摆率相较于传统的折叠式共源共栅结构分别约提升了9倍和10倍。     

一种无比较器的高精度RC振荡器设计

基于华虹0.18μm CMOS工艺，设计了一种无比较器的低温漂高精度RC振荡器。通过调整电流源的负温度系数电流补偿MOSFET阈值电压的温漂，保证输出频率在大温度范围内的高稳定性。通过提高电流源输出阻抗，提高振荡器的电压稳定性。采用数字修调技术矫正工艺偏差引起的频率误差。该振荡器由启动电路、CTAT电流源电路、电流镜电路、修调电路、竞争冒险消除电路和RC振荡电路六部分构成。因为没有采用比较器结构，所以在该振荡器中，不会出现由于比较器的传输延时与输入失调电压引起的非理想因素。采用Cadence进行电路仿真与验证，后仿真结果表明，该振荡器的典型频率为2 MHz,起振时间为5.1μs。在3～5 V电源电压变化范围内，频率偏差均在±0.55%以内；在-40～125℃温度范围内，输出频率随温度的变化率均在±1.2%以内，可适用于高精度的数模混合信号芯片。