摘要。高性能子伏电流镜被广泛用于构建混合模式低功率VLSI系统。电流镜的性能取决于其关键参数,其中包括较大的操作范围,低输入合规性电压,宽秋千,大带宽以及非常低的输入和非常高的输出电阻。在本文中,显示了高性能低功率电流镜的设计。所提出的电流镜基于电压跟随器,使电流镜在低压下工作。为改善输入输出电阻,提出的电流镜由超级晶体管和超级cascode阶段使用。在微电瓦范围内的功率耗散时,直到1mA达到了最小误差的当前镜像。所达到的带宽为2.1 GHz,低输入和高输出电阻分别为0.407 ohm和50 giga ohm。在本文中还显示了过程角,温度分析和提议的电流镜的噪声分析。使用0.18 UM技术的HSPICE以0.5 V的双电源电压进行完整分析。
LM50/LM50-Q1 可以很好地处理电容负载。无需任何特殊预防措施,LM50/LM50-Q1 即可驱动任何电容负载。LM50/LM50-Q1 具有标称 2 k Ω 输出阻抗(如图 17 所示)。输出电阻的温度系数约为 1300 ppm/°C。考虑到此温度系数和电阻的初始公差,LM50/LM50-Q1 的输出阻抗不会超过 4 k Ω。在极其嘈杂的环境中,可能需要添加一些过滤以最大限度地减少噪声拾取。建议从 V IN 到 GND 添加 0.1 μ F 以旁路电源电压,如图 16 所示。在嘈杂的环境中,可能需要在输出到地之间添加一个电容器。具有 4 k Ω 输出阻抗的 1 μ F 输出电容器将形成 40 Hz 低通滤波器。由于 LM50/LM50-Q1 的热时间常数比 RC 形成的 25 ms 时间常数慢得多,因此 LM50/LM50-Q1 的整体响应时间不会受到显著影响。对于更大的电容器,这种额外的时间滞后将增加 LM50/LM50-Q1 的整体响应时间。
电感器是一种具有频率相关阻抗特性的电气元件;电感器在低频时表现出低阻抗,在高频时表现出高阻抗。虽然“理想”运算放大器输出阻抗特性为零,但“实际”放大器的输出阻抗是电感性的,并且像电感器一样随着频率的增加而增加。EL5157 的输出阻抗如图 2 所示。使用运算放大器的应用中的一个常见挑战是驱动电容负载。之所以有挑战性,是因为运算放大器的电感输出与电容负载一起形成 LC 谐振槽拓扑,其中电容负载电抗与电感驱动阻抗一起导致当反馈围绕环路闭合时产生额外的相位滞后。降低相位裕度会导致放大器振荡的可能性。振荡时,放大器会变得非常热,并且可能会自毁。针对这一挑战,有几个非常著名的解决方案。1) 最简单的解决方案是在输出端串联一个电阻,以强制反馈来自放大器的直接输出,同时隔离无功负载。这种方法的代价是牺牲负载上少量的输出电压摆幅。2) 另一个直接的解决方案是应用“缓冲网络”。缓冲网络是一个与电容负载并联的电阻和电容,在负载上提供电阻阻抗以减少输出相移;提供额外的稳定性。
介绍了一种用于混合电压的数字双向输入/输出 (I/O) 垫片缓冲器的新电路设计。数字双向 I/O 缓冲器通过将输出阻抗与传输线的 50 欧姆相匹配来避免反射,并通过增加输出阻抗使过冲和下冲低于 300mV。数字双向 I/O 垫片缓冲器提供输入和输出之间的最小延迟以及最小上升和下降时间。所提出的数字双向 I/O 垫片缓冲器是在 Cadence 中使用 TSMC 0.18um CMOS 工艺进行设计、仿真和布局的,线性电阻元件电连接到 I/O 垫片以限制处理的数据 I/O 信号。输出上升时间和下降时间分别为 0.42 ns 和 0.93 ns,负载为 3pF。最终芯片面积仅为 5 um 2
注意 - 这些值基于这样的假设:衰减/频率特性在 280 公里长的均匀部分末端不显示任何超过 ± 1 dNp(约 ± 1 dB)的波纹。在 60 kHz 时应用了宽松条件,因为在低频下可能难以获得相对于电缆阻抗足够小的中继器输入和输出阻抗的反射系数。
使用半导体器件分析和设计电子电路。二极管、双极结型晶体管和金属氧化物半导体晶体管的基本器件物理和小信号建模;工作区域和偏置;基本开关电路;单级和多级放大器设计和分析;放大器的输入和输出阻抗特性;频率响应;交流和直流耦合技术;差分放大器和输出级。实验室工作包括测试信号的生成和采集;电流、电压和阻抗测量;传递函数测量;以及频谱测量和分析。一学期每周三个讲座小时和三个实验室小时。
频率范围 87.5 至 108 MHz,步进为 10 kHz RF 输出阻抗 50 Ω 调制类型 F3E / F8E 直接 载波频率上的 FM 调制模式 单声道、立体声、多路复用、SCA、AUX、AES/EBU(通过前面板选择输入) 频率偏差 ±75 kHz =100 %,±150 kHz 能力 频率生成 NCO(直接数字合成) 频率稳定性 ± 1ppm/年 RF 谐波 超过 CCIR/FCC 要求 RF 杂散 超过 CCIR/FCC 要求 预加重 平坦 /50/75μs 可选 立体声操作 CCIR 450/S2“导频音系统”
一些设计挑战[18,19]。有源电感使用晶体管构建,因此电压摆幅低于无源电感,因为晶体管需要较大的电压余量。并且晶体管的非线性特性使有源电感的电感阻抗随偏置点而变化[20]。当有源电感工作在相对较大的电压摆幅下时,输出阻抗的变化很大。为了增加输出电压摆幅,做了一些其他的工作[21-23]。它们克服了阈值电压的限制,因此所需的电压余量降低了,但是晶体管非线性的影响仍然存在。为了使阻抗变化可接受,它们仅对输出电压摆幅提供有限的增加。