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集成电路

Gain-boost 结构的噪声问题

之前看到有些同学是因为搜索 gain-boost 的 noise 而过来的,大概是 google 抓取的时候把几篇文章放在一起了,为了不让大家白跑一趟,在这里简单说下这个问题

其实,关于 gain-boost 的内容,一般除了提到的比较多的90年12月的JSSC的paper “ A Fast-Settling CMOS OpAmp for SC Circuit with 90-dB DC Gain ” 之外,在90年2月的JSSC的paper “ A High-Swing, High-Impedance MOS Cascode Circuit ” 也有基本的gain-boost工作原理的分析,也包括噪声的问题。

这里可以先看下面的简单的gain-boost的结构,M1和M2是基本的cascode结构,M3管的反馈实现gain-boost。现在我们来分析其等效的输入噪声,考虑各管的噪声电压源加在其栅极,求出从输入到此节点的电压传输函数来计算最后的等效输入噪声电压。

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关于量化噪声

回顾一下量化噪声的基本内容:

对于量化噪声的假设:量化误差ε的概率分布为 [-Δ/2,Δ/2] 上的均匀分布, Δ 为 LSB step;因此此范围的概率密度 P(ε) 大小为1/Δ

考虑均方噪声(mean-square noise):

均方噪声

对于 N-bit 量化,幅度最大为 2N-1Δ,峰峰值为 2NΔ,

SNR

JSSC 2011-5 笔记

5月份的JSSC,其中大部分都是关于rf的内容,似乎源于RFIC2010的paper占了有一半了,下面是部分paper的内容:

Tunable High-Q N-Path Band-Pass Filters: Modeling and Verification

提到的 differential single-port switched-RC N-path filter的机构,具体mos开关的mixing和RC filter的实现方法,以及关于filter的 modeling和分析

Design of a Dual W- and D-Band PLL

针对非常高频的PLL的结构的设计考量,主要还是了解下里面的CP和VCO的结构

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关于 Cherry-Hooper 和 Active Feedback 结构

以前做 RSSI 的时候,里面 limiter 的结构用的都比较简单,当时感觉带宽做的比较勉强(另外对于最后RSSI 直流输出如何来考虑噪声的问题一直想的也不是很明白..);最近看 high speed link 的内容的时候,顺带看到有些其他提升带宽的的结构,这里把 cherry-hooper 和 active-feedback 的结构简单梳理下。

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关于电流镜的输入阻抗

一般对电流镜的电路,谈得比较多的是其输出阻抗,以得到一个比较理想的电流源的输出;当然对于电流镜的输入阻抗,一般也要求其有较小的值,这主要是为了减小因输入电流源的有限阻抗所引起的电流的分流。此外,在考虑具体的电路中(如与电流镜相关的非主极点),小的阻抗也是我们所希望的。

High-swing cascode 电流镜的输入阻抗

对于简单的基本电流镜电路,其输入是一个二级管连接的 mos 管,很容易知道其阻抗为 1/gm; 但是对于 high-swing cascode 电流镜(如下图),就不太容易直接的看出其输入阻抗。

high-swing cascode current mirror

这里可以考虑从反馈的角度来分析:如果输入节点的电压升高,实际上也就是 Q3 的 Vgs 升高,故Ids3 变大,此电流会将输入节点的电压拉低。这实际上是一个电压负反馈(或者说是 shunt feedback),其等效阻抗应该也是一个较小的值,具体来说:

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JSSC2011-4 笔记

4月份的JSSC(最近在上面花的功夫少了些,有的内容都是简单的看了一下…),部分paper的内容:

Microwatt Embedded Processor Platform for Medical System-on-Chip Applications

对analog 部分,可以看的主要是里面DC-DC converter的结构(可以满足在非常低的负载水平提供能量的要求)。具体的DC-DC变换器,其输出的电压反馈控制ring-oscillator(其深度与digital core的关键路径相等),通过比较其频率来控制开关导通时间.

A Battery-Powered Activity-Dependent Intracortical Microstimulation IC for Brain-Machine-Brain Interface

最近好像有不少生针对物/医学方面应用的paper,这篇主要还是了解下基本的系统结构,加上里面一些关于低噪声的考量

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