我们利用频率调制电荷泵方法快速方便地测量高度缩放的 Si/SiO 2 金属氧化物半导体场效应晶体管中的单个“每周期电荷”。这表明检测和操纵了位于 SiO 2 栅极电介质和 Si 衬底之间边界的单个界面陷阱自旋物种(几乎肯定是 P b 型中心)。在亚微米设备中的演示中,栅极氧化物的 Dennard 缩放产生了极大的栅极氧化物漏电流,消除了电荷泵电流和漏电现象之间的干扰。结果是能够可靠且轻松地测量单个陷阱电荷泵,否则由于氧化物泄漏而完全无法访问。这项工作为单自旋物种检测和操纵提供了一种独特且随时可用的途径,可用作电流的量化标准,也可作为开发量子工程技术的潜在有用平台。最后,我们讨论了产生看似矛盾的每周期电荷奇数和偶数整数值测量值的潜在潜在物理机制。
随着集成电路工艺的不断发展,锁相环 (PLL) 频率源技术被广泛应用于各类传感器,如用于图像传感器的高精度时钟发生器[1–4]。近年来,得到广泛研究的高精度传感器,特别是植入式医疗传感器和高精度图像传感器,要求低功耗、大输出功率、低相位噪声[5]。作为传感器的关键模块,PLL 的性能在一定程度上决定了传感器的性能。电荷泵锁相环 (CPPLL) 因其低相位噪声、变相位差和高频工作等特点而成为 PLL 的代表性结构[6–8]。已经发表了许多关于 CPPLL 的研究成果,如[9–14]。在[11]中,采用 65nm Si CMOS 工艺实现了 CPPLL。提出的 CPPLL 采用了一种新型超低压电荷泵。所提出的CPPLL工作频率为0.09 GHz~0.35 GHz,在1 MHz频偏处相位噪声为-90 dBc/Hz,电路功耗约为0.109 mW。[9]提出了一种基于GaAs pHEMT的PLL,采用多种电路技术组合对所提出的PLL进行优化,降低相位噪声,提高运行速度。所提出的PLL工作频率约为37 GHz,在1 MHz频偏处相位噪声为-98 dBc/Hz,电路功耗约为480 mW。从以上参考文献可以看出,GaAs pHEMT具有高增益、优异的功率特性、低噪声的特点[15 – 17]。采用GaAs pHEMT工艺可以实现低噪声、更高输出功率的PLL,但基于GaAs pHEMT工艺的电路在实现更高频率的同时引入了较大的功耗,而基于GaAs pHEMT工艺的CPPLL设计存在诸多困难。另外,CPPLL的设计需要在相位噪声、功耗、面积、工艺等性能问题上做出妥协。因此,本文提出了一种基于0.15μm GaAs的改进结构CPPLL。
摘要 电荷泵 (CP) 在现代锁相环 (PLL) 实现中被广泛使用。CP 电流失配是 PLL 输出信号中静态相位偏移和参考杂散的主要来源。本文提出了一种在宽输出电压范围内具有小电流失配特性的新型 CP。专门设计的双补偿电路使用单位增益反馈运算放大器和电流镜来降低输出电压接近电源电压 (V DD ) 或地 (GND) 时的电流失配。并且使用附加反馈晶体管来降低沟道长度调制效应的影响。后版图仿真结果表明,采用 40 nm CMOS 工艺的所提出的 CP 的输出电流为 115 μA。此外,在 0.04 至 1.07 V 的输出电压范围内,电流失配小于 0.97 μA 或 0.84%,覆盖了 1.1 V 电源的 93.6% 以上。因此,所提出的 CP 最大化了动态范围,并降低了 CP-PLL 的相位偏移和参考杂散。关键词:电荷泵、电流不匹配、动态范围、锁相环分类:集成电路(存储器、逻辑、模拟、射频、传感器)