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模拟集成电路设计

JSSC 2017-04 笔记

四月份的 JSSC 论文, 还是简单的挑了下面的 paper 记录一下

A BJT-Based Temperature-to-Digital Converter With ± 60 mK (3σ ) Inaccuracy From 55 °C to +125 °C in 0.16 μm CMOS

基于 BJT 的温度传感器的设计,基本上是利用 VBE 或者是 ΔVBE 与 VBG 的比值来确定温度,下图所示即为基本的系统框图。

BTJ 温度传感器框图

这里主要关注的还是前端的 BJT core ,具体可见下图。论文中采用了一系列方法来减少温度的非线性和工艺偏差带来的影响。具体包括:利用 PTAT 电流的偏置来减小 VBE 温度特性的非线性(曲率);选择合适的电流以减小电流水平对 β 的影响;利用 β 补偿电阻减小 β 的误差;利用 DEM 减小电流镜的误差,包括偏置和 core 部分电流镜的动态交换。

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JSSC 2017-03 笔记

三月的 JSSC 论文, 还是找了一篇加以简单记录:

A 36-V 49% Efficient Hybrid Charge Pump in Nanometer-Scale Bulk CMOS Technology

基于耐压和效率的考虑采用的三级混合的电荷泵的结构,如下图所示。在第一级中用改进的Cross-Coupled CMOS 电荷泵,主要是此时的电压仍在衬底耐压范围内,而对于后面两级,由于电压较高因此第二级采用将 DNW 单独接中间电位得到两个反偏的 PN 结串接来提升耐压,同样在第三级中利用多晶 P-I-N 结构来提升耐压。

三级混合结构的电荷泵
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关于 DWA 实现 Mismatch-Shaping 的一些理解

最近有涉及到在带通结构的中应用 DWA (Data Weighted Averaging)算法的工作,看到有些 paper 中的内容解释的不算很明白,这里谈谈自己的一些理解。

首先,考虑存在 M 个元件,其元件序号为 0 ~ M-1,第 i 个元件实际值为 Wi,对应的误差值为 ei ,可以定义:

INL

这里可以将其理解为在无 DWA 时,输入数据 X (即选择 X 个元件输出)所带来的输出误差。

下面考虑对于基本的一阶 DWA 算法的 1-z-1 的 mismatch-shaping 特性的推导,下图所示为 M=7 时的 DWA 算法示例:

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JSSC 2017-02 笔记

二月份的 JSSC, 同样挑了一篇记录一下:

A Performance-Aware Low-Quiescent Headphone Amplifier in 65-nm CMOS

这里的放大器使用三级的结构,采用了type II 的 nested miller compensation with feedforward stage and nulling resistors (NMCFNR2)的补偿方法,保证左平面的零点和非主极点,增加了补偿设计的自由度。

opamp circuit

上图是具体的运放电路,由于运放的失调会使class-ab的输出级偏离静态偏置点,导致功耗增加,因此在运放差分对的输出节点增加offset cancel 的电流源,同时采用对称的结构也保证PSRR不会有太多损失。 继续阅读

JSSC 2017-01 笔记

一月份的 JSSC 主要是关于数字电路和存储器的内容, 简单的挑了下面的 paper 记录一下: 

A 200-mA Digital Low Drop-Out Regulator With Coarse-Fine Dual Loop in Mobile Application Processor

与模拟方式工作的 LDO 不同, 数字 LDO 通过控制 Power MOSFET 的数目来实现其功能, 由于数字 LDO 中的 Power MOSFET 工作在开关状态, 其尺寸远较模拟 LDO 中的小, 故在面积上有较大优势. 考虑到数字 LDO 的输出电压 ripple 和 PSR 问题, 数字 LDO 一般是用于给对电源波动较不敏感的数字电路供电.

Digital LDO

上图所示即为文章中具体提出的数字 LDO 的结构.

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JSSC 2016-12 笔记

关于 12 月的 JSSC 论文, 主要看了下面这篇:

A 118 dB PSRR, 0.00067% (103.5 dB) THD+N and 3.1 W Fully Differential Class-D Audio Amplifier With PWM Common Mode Control

这篇文章主要讲的是在 Class-D 放大器中采用共模反馈来提高 PSRR。下图是通常的 Class-D 放大器的示意图,在一些应用如手机系统,PA 的动作导致电源的波动,会通过 Class-D 的 Power MOS 直接馈到输出。

Class-D 放大器示意图

为便于分析,可以将上面的 Class-D 电路简化成下面的线性模型

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