一款基于电荷泵高压内电源的恒定跨导轨到轨运算放大器

设计了一款基于电荷泵高压内电源的恒定跨导轨到轨运算放大器.输入级采用PMOS差分对结构,通过电荷泵产生高于电源电压的输入级内电源,使运放在轨到轨输入范围能正常工作并保持输入跨导恒定.电荷泵电路所需的时钟信号通过内部振荡器电路产生,再通过电压自举电路和时序电路产生所需电平的非交叠开关控制信号,最后利用时间交织结构输出连续稳定的高压内电源.在电荷泵实现中还采用了辅助开关结合跟随运放的结构降低了主开关在切换时的毛刺.该运放在折叠式共源共栅结构中使用增益自举结构提高了总体增益,输出级采用class AB类输出结构实现轨到轨输出.该运算放大器基于0.5μm CMOS工艺完成电路与版图设计,仿真结果表明,在5 V电源电压下,直流增益为150.76 dB,单位增益带宽为53.407 MHz,相位裕度为96.1°,输入级跨导在轨到轨输入共模范围内的变化率为0.001 25%.     

一种伪随机开关动作的自稳零运算放大器

设计实现了一种低失调、高增益的轨到轨运算放大器(运放),整体电路主要包含带隙基准、环形振荡器、伪随机信号发生器、主运放以及调零辅助运放。采用时间交织结构的自稳零技术降低了运放的输入失调电压,通过主运放与辅助运放增益相叠加的方式获得高增益。为了改善自稳零运放开关动作所引起的互调失真现象,设计了一种伪随机信号发生器,用于控制自稳零运放的开关动作,以一种非固定周期的伪随机时序信号代替传统的周期性时序信号,避免了由MOS开关管周期性动作引入的二次谐波甚至多次谐波,改善了运放的调零效果,消除了输出信号中的互调失真。基于0.5 μm CMOS工艺完成了整体电路的设计与流片,电路仿真与芯片实测数据均达到较好效果。在电源电压5 V,环境温度25 ℃条件下,实测输入失调电压为0.6 μV,输入偏置电流小于10 pA,开环增益为140.8 dB,共模抑制比为138.4 dB,电源抑制比为142.9 dB,该电路可用于高精度信号采集和调理。     

功率VDMOS器件的研究与发展

简要介绍了垂直双扩散功率场效应晶体管(VDMOS)的研究现状和发展历史.针对功率VDMOS器件击穿电压和导通电阻之间存在的矛盾,重点介绍了几种新型器件结构(包括沟槽栅VDMOS、超结VDMOS、半超结VDMOS)的工作原理和结构特点,以及其在制造工艺中存在的问题.对不同器件结构的优缺点进行了比较分析.对一些新型衍生结构...     

高压超结VDMOS结构设计

为改善高压功率VDMOS击穿电压和导通电阻之间的平方率关系,采用超结理论及其分析方法,结合电荷平衡理论,计算了超结VDMOS的理想结构参数,并利用仿真软件SILVACO对超结VDMOS的各个工艺参数(外延厚度,P柱掺杂剂量,阈值电压)进行了优化设计,对器件的正向导通特性和反向击穿特性进行了仿真分析。最终设计了一个击穿电压为815V,比导通电阻为23mΩ.cm2的超结VDMOS。     

一种用于自稳零放大器的伪随机信号发生器

提出了一种用于自稳零运算放大器的伪随机信号发生器电路.该电路结合了线性反馈移位寄存器和多级计数器,实现了输出信号的频率在一定范围内随机变化的功能.利用7级线性反馈移位寄存器生成的7位伪随机码对多级计数器进行置位,计数器以置位后的状态开始计数.当计数器计满时,输出信号跳变一次.同时,线性反馈移位寄存器生成新的伪随机码对计数器电路进行重新置位,计数器再重新计数.最终产生频率在一定范围内随机变化的输出信号.该输出信号作为自稳零放大器失调校准电路的开关时序信号,使自稳零运放的失调电压校准电路（开关电容结构）的开关动作具有随机化特征,产生的开关毛刺类似随机噪声,改善了自稳零放大器失调电压的校准效果.该伪随机信号发生器电路采用0.5μm CMOS工艺实现.仿真结果表明,该信号发生器电路实现产生的输出信号的频率在2 kHz到4 kHz范围内随机变化.将其用于自稳零运算放大器的失调电压校准中,自稳零运放输出信号中的谐波显著降低.     

嵌套式斩波运放的分析与设计

针对传统的斩波运放具有大残余失调的特点,设计了一个嵌套式斩波运放。基于SMIC0.18μm工艺,通过Spectre仿真工具进行验证与仿真,运放的开环增益达到78.3dB,共模抑制比达到112dB。在斩波频率fchophigh=10kHz、fchoplow=500Hz的条件下,通过使用非匹配斩波开关,分别对单斩波和嵌套式斩波运放进行仿真。结果表明,嵌套式斩波技术能有效减小残余失调的影响。适用于带宽较低的微弱信号检测与处理电路,如传感器前端读出电路和音频信号放大电路等。     

一种基于0.6μm BCD工艺的40V高压输出自稳零运算放大器北大核心

设计实现了一种基于0.6μm BCD工艺的40 V高压输出自稳零运算放大器。该运算放大器采用了时间交织自稳零结构，实现了对输入失调电压的连续校准，同时使用40 V耐压PDMOS管和NDMOS管，实现了ClassAB结构的高压输出。运算放大器的输入级和自稳零校准电路采用0.6μm普通MOS管实现，均工作在5 V电源电压下；放大级和输出级中部分晶体管采用非对称结构的40 V DMOS管，实现了高压输出。整体电路中只有DMOS管的漏源电压承受40 V的耐压，其余MOS管的各端电压均在正常的工作范围内，没有耐压超限风险。前仿真结果表明，该运算放大器在5 V和40 V双电源电压下工作正常，输入失调电压为0.78μV,输出电压范围为3.0～37.7 V,等效直流增益为142.7 dB,单位增益带宽为1.9 MHz,共模抑制比为154.8 dB,40 V电源抑制比为152.3 dB,5 V电源抑制比为134.9 dB。