收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

一种极低功耗模拟IC设计技术及其在高性能音频模数转换器中的应用研究

罗豪  
【摘要】:为了满足便携式电子产品的迫切需求以及大型电子系统的节能需要,低压低功耗设计已经成为未来CMOS集成电路发展的主流方向。采用基于C类反相器的设计来代替传统的运算放大器是解决极低功耗低压IC设计难题的一种有效手段,其中反相器输入MOS管在大多数时间内都工作在亚阈值区,大大降低了电源电压和系统功耗。但是,传统C类反相器增益偏低,不适合许多高精度应用场合,例如级联结构ΣA模数转换器(ADC),而且由于其亚阈值工作特征及推挽电路结构,性能指标受工艺偏差和电源电压变化的影响非常严重,容易造成其应用电路性能下降甚至功能丧失,使其不具备工业实用性。本论文针对基于C类反相器的极低功耗IC设计技术进行了较为深入系统的研究,通过电路创新对传统C类反相器进行改造,推出了新一代C类反相器概念。为证明该新一代C类反相器的实用性,本论文将其应用到级联结构音频ΣΔADC的设计实现中,在功耗与性能方面均获得了令人满意的效果。论文主要工作和创新点包括: 1、针对传统C类反相器直流增益偏低的问题,提出了增益自举型C类反相器概念并对其进行了深入的理论研究及设计实现。通过理论计算和软件仿真详细分析了增益自举型C类反相器的各项指标,包括直流增益、带宽、功耗、输出摆幅、输入失调、电源抑制比、共模抑制比、噪声、摆率和建立时间等;提出了“类转换”、最大摆率和有效摆率概念、以及计算摆率时“三角形近似”和“多边形近似”算法等。与传统C类反相器相比,增益自举型C类反相器可使直流增益从51.7dB显著提高到75.2dB。 2、针对传统C类反相器受制造工艺、电源电压和温度(PVT)影响严重的问题,提出了一种面向成品率增强的片上体偏置技术,用于补偿PVT变化对模拟/数模混合IC(尤其是低功耗亚阈值IC)性能的不利影响。同时,提出了三种体偏置实现电路(简单型、移位型和计数型),并从体电位调节范围、精度、速度、面积和功耗等指标入手,对三种体偏置实现电路的各项指标进行了详细的理论分析与计算。对其中部分实现电路进行了版图设计和流片。 3、基于增益自举技术加片上体偏置技术的新一代C类反相器技术的应用研究。音频∑△ADC是数模混合IC的典型代表,其模拟电路部分主要是一个ΣA调制器。本论文选择∑△ADC及其∑△调制器作为应用研究的目标,实现了基于上述新一代C类反相器技术的高性能低功耗音频ΣΔ ADC,以及极低功耗低压ΣA调制器。 4、流片及测试。基于上述新一代C类反相器技术的音频ΣΔADC芯片在65nm标准CMOS工艺和1.2V电源电压下能够达到97dB的动态范围、95dB的信噪比和92dB的信噪失真比,功耗为1.13mW。与同批次未使用该技术的对比芯片相比,测试所得综合性能指标)从1.87pJ/量化电平优化到0.93pJ/量化电平。另外,为追求更优的综合指标,本论文实现了极低功耗低压EΔ调制器芯片,该调制器芯片在0.8V电源电压下和音频带宽内能够达到98dB的动态范围、93dB的信噪比和90dB的信噪失真比,功耗为230μW,测试所得FOM指标与国际上高水平期刊最近几年发表的论文水平相当,达到了国际先进水平。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨新华;LED数字钟检修一例[J];家庭电子;1999年07期
2 科强;美妙的音乐盒[J];家庭电子;1994年05期
3 王悦林;;名胆2A3经典电路实用赏析[J];音响技术;2006年03期
4 ;安全系统[J];家庭电子;1998年01期
5 邓永孝;进口12位模数转换器AD_(572)SD失效分析案例[J];电子产品可靠性与环境试验;1996年04期
6 ;转换器[J];电子科技文摘;2000年01期
7 杜忠;;电子线路实现传递函数的一种有效方法[J];航天控制;1989年02期
8 黄建军;用BBE电路改善卡拉OK音质[J];家庭电子;1999年02期
9 赵建周;李安伏;;基于光电码盘传感器的位置检测控制电路设计[J];电气传动自动化;2007年01期
10 张万杭 ,武以立 ,黄隆滋;单管静电计电路的比较[J];四川大学学报(自然科学版);1959年04期
11 ;5V电源对2W负调节电源供电[J];电讯技术;1990年01期
12 李春静;对触摸敏感的单片闪光灯和嘟嘟声发声器[J];家庭电子;1998年01期
13 赵晓煜,孙玉清;三旋钮高精度数字酸度计的研制[J];齐齐哈尔大学学报;1992年02期
14 郑建国,李从新;基于模数转换器的铂电阻非线性校正[J];计量技术;1997年03期
15 Matt Kornblum;;计算余弦函数的电路[J];电子设计技术;2002年04期
16 李文方;陈兴新;;ADC的选择及其使用中应注意的问题[J];山西电子技术;2006年05期
17 张淼;冯垛生;;一种新颖变频器——无DC-LINK电路的探讨[J];电气传动;1996年06期
18 张奉江;张红;张正璠;;一种高速CMOS预放大锁存比较器[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2007年S1期
19 天山;;LED方向指示器[J];实用电子文摘;1996年12期
20 殷勤;戚韬;吴光林;吴建辉;;多通道逐次逼近型10bit 40Ms/s模数转换器的设计[J];电子器件;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邹伟栋;周立鹏;;HI-13串列超导增能器QWR腔射频控制器电路设计研究[A];2006全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2006年
2 常云龙;汪殿龙;肖纪云;;一种新型高频引弧电路[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
3 骆雅琴;;一种简便的正弦波逆变电源[A];第二届全国特种电源与元器件年会论文集[C];2002年
4 郭峰;张志毅;邓志勇;;电雷管起爆网路拒爆问题的探讨[A];中国爆破新技术Ⅱ[C];2008年
5 裘迅;李志荣;黄卫清;;圆柱形多自由度超声波电动机驱动电路的研究[A];第十三届中国小电机技术研讨会论文集[C];2008年
6 林东生;周辉;关颖;肖志刚;张宏;韩福斌;叶锡生;钟玉芬;;DPF X射线元器件及电路辐照效应实验[A];第9届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];1998年
7 张继辉;穆晓曦;崔亦斌;张法江;;浅谈电子电路防止静电危害的主要措施[A];2007'第十二届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2007年
8 孙祯东;;一例中岔解锁电路的分析处理[A];江苏省铁道学会2009年度获奖论文专辑[C];2009年
9 李承;;Simulink用于电路仿真研究[A];第十五届电工理论学术年会论文集[C];2003年
10 张守昌;;集成电路的再生供电电路与应用[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗豪;一种极低功耗模拟IC设计技术及其在高性能音频模数转换器中的应用研究[D];浙江大学;2012年
2 明鑫;低EMI D类音频功放电路关键技术研究[D];电子科技大学;2012年
3 王伟征;数字电路低费用低功耗测试技术研究[D];湖南大学;2011年
4 邓晓;随机脉冲测量中数字滤波性能与采样参数关系的研究[D];清华大学;2008年
5 王前;开关电源的协同控制理论及脉宽调制应用技术研究[D];华南理工大学;2010年
6 林俪;折叠内插模数转换器的高速、低功耗低电压设计方法研究[D];复旦大学;2010年
7 曹寒梅;8位、500MS/s高速折叠内插模数转换器设计[D];西安电子科技大学;2008年
8 李晓娟;折叠内插模数转换器的高精度设计研究与实现[D];西安电子科技大学;2012年
9 殷秀梅;流水线模数转换器双模式数字后台校正技术[D];清华大学;2010年
10 黄金鑫;基于空间电磁能的无线传感器自供能技术研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡玉婷;环境介质无线传感器小型网络的研制[D];电子科技大学;2009年
2 赵丰;电容电阻复合成像系统硬件研究[D];广西大学;2005年
3 张时华;高温低气压动态压力测试研究方法及实现[D];中北大学;2008年
4 刘强;海洋潮流能发电系统的并网型逆变器设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李华曜;电子鼻硬件系统及其评价[D];华中科技大学;2008年
6 王娟;基于FPGA的三相正弦变频电源的设计[D];华北电力大学(北京);2010年
7 房腾;90W LED驱动器的设计[D];杭州电子科技大学;2012年
8 伦学敏;低电压、大电流直流开关电源的研究与设计[D];西安科技大学;2010年
9 孙亮亮;X射线法三相流测量技术研究[D];西安石油大学;2012年
10 乔仕超;低压差线性稳压器的研究与设计[D];辽宁大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 四川 唐华淼 编译;用反相器制作的倍压/负电压发生电路[N];电子报;2009年
2 河南 王素军;两种LED光源消防应急标志灯电路简析及维修(二)[N];电子报;2009年
3 山西 张春玲;彩电速修方略(一)[N];电子报;2010年
4 山东 逄雅琪;海信彩电维修实例集锦[N];电子报;2011年
5 天津 吕建刚;HY-1W型护眼灯电路及维修[N];电子报;2005年
6 广西 余玉福;简易功放机剖析[N];电子报;2008年
7 陕西 瞿贵荣;POKO牌TD-169C电吹风电路与检修[N];电子报;2005年
8 成都大学 杨春;一款简单实用的强电预警电路[N];电子报;2006年
9 记者 赵中庸 通讯员 孙劲 严友才;遂渝铁路新线两条TMIS电路全面开通[N];人民铁道;2006年
10 硅谷客 摘译;顺序加电控制电路[N];电子报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978