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应用于脉冲TOF成像LADAR系统的高性能CMOS全差分放大器设计（英文） 被引量：5
1
作者 蒋衍 刘汝卿 +1 位作者 朱精果 王宇 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期61-68,共8页
本文设计了一种应用于脉冲飞行时间(TOF)成像激光雷达探测系统的高带宽、低噪声全差分放大器(FDMA)。该芯片采用多级级联结构和有源电感技术,增大电路带宽和减少芯片面积,并且通过使用失调隔离技术,增强了各增益级对工艺偏差的鲁棒性。... 本文设计了一种应用于脉冲飞行时间(TOF)成像激光雷达探测系统的高带宽、低噪声全差分放大器(FDMA)。该芯片采用多级级联结构和有源电感技术,增大电路带宽和减少芯片面积,并且通过使用失调隔离技术,增强了各增益级对工艺偏差的鲁棒性。在输出级电路中,为使全差分放大器具有更强的驱动能力,采用了宽带放大器和输出缓冲器级联结构做为输出。同时,为了满足激光雷达系统的实际需求,采用复用失调隔离电路的方式,实现了级间带通滤波来限制放大器的适用带宽。采用CMSC的CMOS工艺进行了FDMA流片。测试结果表明,该芯片具有730.6MHz的-3dB带宽,在使用带通滤波器优化后的开环增益为23.5dB,等效输入噪声密度为2.7nV/sqrt(Hz),有效地降低了系统噪声。芯片采用3.3V电源供电,功耗为102.3mW,整体面积为0.25mm×0.25mm。作为激光雷达全系统集成芯片中的一部分,较好地满足系统指标要求。 展开更多
关键词 激光雷达接收器 全差分放大器 级联式增益级 有源电感
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基于人工智能算法的单级全差分折叠式共源共栅运算放大器的多目标设计方法
2
作者 李照希 苏震宇 +2 位作者 田宇浩 侯琛雪 杨银堂 《电子学报》 北大核心 2025年第6期1784-1791,共8页
随着集成电路制造技术的发展,模拟集成电路设计面临着功耗、增益等性能指标折中的挑战.传统的设计方法依赖于近似方程和反复迭代,导致效率低下.本文提出了一种基于人工智能算法的多目标设计策略,用于单级全差分折叠式共源共栅运算放大... 随着集成电路制造技术的发展,模拟集成电路设计面临着功耗、增益等性能指标折中的挑战.传统的设计方法依赖于近似方程和反复迭代,导致效率低下.本文提出了一种基于人工智能算法的多目标设计策略,用于单级全差分折叠式共源共栅运算放大器的设计.该方法采用神经网络模型来表征设计参数与8个性能指标之间的映射关系,并通过适应度函数和约束条件设定运放所需达成的目标性能,再使用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法搜寻最佳适应度.实验结果表明,多项指标均优于设计目标,其中最大电压增益达到了65 dB,相位裕度为74°.利用该方法,能够快速且准确地获得满足设计要求的运放参数.与手工计算相比,该方法的运行时间仅为906 s,显著提高了设计效率,未来可应用于更多大规模电路设计中. 展开更多
关键词 人工智能算法 全差分折叠式共源共栅运算放大器 多目标设计 神经网络模型 粒子群优化
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全差分可控增益射频宽带放大系统 被引量：4
3
作者 杨光义 魏天奇 +1 位作者 李杰潘 雷灯 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2019年第9期116-121,共6页
基于全差分放大和阻抗控制的思想,以超低功耗单片机MSP430F6638为控制核心,设计一套可控增益射频宽带放大系统。系统采用固定增益全差分放大器和可控增益全差分放大器级联,在实现增益可控调节的同时,有效地抑制了噪声干扰,保证了系统性... 基于全差分放大和阻抗控制的思想,以超低功耗单片机MSP430F6638为控制核心,设计一套可控增益射频宽带放大系统。系统采用固定增益全差分放大器和可控增益全差分放大器级联,在实现增益可控调节的同时,有效地抑制了噪声干扰,保证了系统性能。系统末级采用射频功率放大器,提高了系统的带载能力。结合理论推导过程,深入探讨了全差分放大器的工作原理,给出了关键模块的完整电路和器件选型,通过实验分析系统性能,对本科教学、理论研究和工程实践均有很好的指导意义。 展开更多
关键词 全差分放大器 阻抗控制 射频 宽带 可控增益
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余量增益单元测试平台下高增益运算放大器设计
4
作者 薄鹏 宋树祥 岑明灿 《广西大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期83-93,共11页
余量增益单元(MDAC)中运算放大器性能直接决定MDAC建立速度、建立精度和功耗,且随着对MDAC性能要求的提升,对运放的增益、带宽、相位裕度和功耗的要求也变得更加严格。然而,目前运放的设计及测试与应用是相对独立的,设计出的运放在实际... 余量增益单元(MDAC)中运算放大器性能直接决定MDAC建立速度、建立精度和功耗,且随着对MDAC性能要求的提升,对运放的增益、带宽、相位裕度和功耗的要求也变得更加严格。然而,目前运放的设计及测试与应用是相对独立的,设计出的运放在实际应用中存在可靠性与准确性问题,同时针对性调整时还面临测试反馈周期长等问题。本文搭建无采样保持电荷分享型MDAC测试平台,该平台实现了运放设计、测试与应用的一体化,从而提升了运放在实际应用中的准确性和可靠性。设计了带增益提升(Gain-boost)技术的Cascode补偿两级全差分运算放大器结构,通过增益提升技术提升整体运算放大器增益,引入Cascode补偿技术提供了更高频的次级点并抵消了高频零点来保证运放稳定性。采用TSMC180 nm工艺,仿真结果显示运放开环增益为127 dB,单位增益带宽为1.733 GHz,1000次蒙特卡洛仿真下MDAC建立时间平均值为2.5 ns,建立精度平均值为101 dB,最大功耗为1.77 mA。 展开更多
关键词 增益提升技术 全差分运算放大器 蒙特卡洛仿真 余量增益单元 模数转换器
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微型气相色谱仪热导检测器放大电路设计 被引量：7
5
作者 刘鸿飞 陈忠 《色谱》 CAS CSCD 北大核心 2010年第8期737-742,共6页
Agilent公司生产的Agilent3000+系列色谱仪是微型气相色谱仪(micro GC)的典型代表,其热导检测器的信号放大电路和模数转换器(analog-to-digital convertor,ADC)存在功耗大、工作温度过高等不足。文中分析了microGC电路的功能需求,从选... Agilent公司生产的Agilent3000+系列色谱仪是微型气相色谱仪(micro GC)的典型代表,其热导检测器的信号放大电路和模数转换器(analog-to-digital convertor,ADC)存在功耗大、工作温度过高等不足。文中分析了microGC电路的功能需求,从选用低噪声的24bitΔ-ΣADC ADS1255入手,设计了高共模电压容限、低噪声的全差分放大电路及其他外围电路,并且对全差分放大电路建立了噪声模型,计算了其噪声理论值,优化了系统设计参数。另外,还设计了一个测试平台,对所设计的全差分放大电路和ADC的性能进行了全面的测试评估,结果表明新设计的热导检测器放大电路与ADC的总噪声(以美国材料与试验协会(ASTM)标准值计)仅为1.25μV,总功耗降低了3.7W,满足micro GC的功能需求,而且可靠性高、体积小、结构简单,可用于新一代micro GC的研发和生产。 展开更多
关键词 微型气相色谱仪 热导检测器 低噪声 全差分放大电路 模数转换器
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一个对温度不敏感的高增益运算放大器设计
6
作者 罗志聪 黄世震 《现代电子技术》 2010年第14期4-6,共3页
功率放大器是大功率器件,其自身会消耗大部分的功耗,并导致功率放大器芯片的温度在一个很大的范围内变化,因此功率放大器的控制电路需要对环境温度的变化不敏感。针对这一要求,设计出一个对温度不敏感的全差分CMOS运算放大器,该运算放... 功率放大器是大功率器件,其自身会消耗大部分的功耗,并导致功率放大器芯片的温度在一个很大的范围内变化,因此功率放大器的控制电路需要对环境温度的变化不敏感。针对这一要求,设计出一个对温度不敏感的全差分CMOS运算放大器,该运算放大器采用TSMC 0.18μm工艺,选用折叠式共源共栅、宽摆幅偏置电路结构。在负载电容为10 pF条件下,最大直流增益达到115 dBm,相位裕度为70°;在整个温度范围内(-40^+125℃)运算放大器的增益变化仅为1 dBm,相位裕度仅变化5°,满足设计要求。 展开更多
关键词 全差分运算放大器 负载电容 增益 相位裕度
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无人飞艇长导线源时域地空电磁勘探系统及其应用 被引量：87
7
作者 嵇艳鞠 王远 +4 位作者 徐江 周逢道 李肃义 赵义平 林君 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期3640-3650,共11页
以无人飞艇作为载体的时域地空电磁探测系统,具有高效、低成本、勘探深度大和空间分辨率高等优点.本文基于二维有限差分方法,分析了长导线源地空电磁响应的特征和变化规律、以及飞行高度的影响;在此基础上,采用32位Cortex-M3内核处理器... 以无人飞艇作为载体的时域地空电磁探测系统,具有高效、低成本、勘探深度大和空间分辨率高等优点.本文基于二维有限差分方法,分析了长导线源地空电磁响应的特征和变化规律、以及飞行高度的影响;在此基础上,采用32位Cortex-M3内核处理器,以全差分模拟前端压制电磁干扰,实现了24位低噪声多通道海量电磁数据的同步采样及存储,研制了一套可搭载于无人飞艇的时域电磁接收系统,并基于Wi-Fi Mesh无线多跳网络实现了地面远程监控.通过分析飞艇发动机的电磁噪声特点,采用独立分量分析法进行实测数据的噪声去除.研制的地空电磁接收系统使用无人飞艇搭载,在江苏省南通市如东县和内蒙古巴彦宝力格地区进行了电磁探测实验,地空电磁勘探结果与地面瞬变电磁和大地电磁方法进行了对比,证明了地空电磁探测方法的有效性.无人飞艇时域地空电磁探测系统的成功飞行实验,为在我国草原沙漠地区、海陆交互地带、沼泽地带、无人山区等特殊景观地区开展矿产资源、水资源、地质灾害等电磁探测提供了新方法和新思路. 展开更多
关键词 无人飞艇 电性源地空电磁系统 二维有限差分 全差分放大 独立分量分析
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抗辐射加固的Σ-Δ调制器设计 被引量：1
8
作者 杜斌 王颖 +1 位作者 陈杰 刘云涛 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期335-340,346,共7页
针对辐射环境下的传感器应用，设计了一种抗辐射加固的∑－△调制器。通过对调制器非理想特性的建模来确定电路的设计参数。通过调节放大器的偏置电路使其在总剂量（TID）辐射引起的阈值偏移下仍然工作在饱和区。该调制器用3阶MASH结构... 针对辐射环境下的传感器应用，设计了一种抗辐射加固的∑－△调制器。通过对调制器非理想特性的建模来确定电路的设计参数。通过调节放大器的偏置电路使其在总剂量（TID）辐射引起的阈值偏移下仍然工作在饱和区。该调制器用3阶MASH结构实现，为了获得更好的线性度，采用单位量化技术。在TSMC2P4M工艺下，信号带宽为22kHz，电源电压3．3V，采样时钟频率为11．264MHz。仿真结果表明，功耗为39mw，可达到17bit以上的有效转换位数。在温度-40～85℃及辐射剂量100Mrad以下范围内，该设计均保持17bit以上的有效转换位数，能够在极端环境下有效工作。 展开更多
关键词 ∑-△调制器 抗辐射加固 非理想特性建模 全差分运算放大器 MASH结构
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用于温度传感芯片的开关电容积分器的设计 被引量：3
9
作者 郭建宁 陈文芗 冯勇建 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期792-796,共5页
设计了一种应用于温度传感芯片的全差分开关电容积分器.在温度传感芯片中,Δ-Σ调制器接收温度传感模块输出电压信号,并将模拟的电压信号转换成对应的数字信号.全差分开关电容积分器是Δ-Σ调制器中最核心的元件,它把接收到的温度传感... 设计了一种应用于温度传感芯片的全差分开关电容积分器.在温度传感芯片中,Δ-Σ调制器接收温度传感模块输出电压信号,并将模拟的电压信号转换成对应的数字信号.全差分开关电容积分器是Δ-Σ调制器中最核心的元件,它把接收到的温度传感器模块输出的模拟信号转换为数字信号.在开关电容积分器的实际设计中,存在MOS开关的导通电阻和电荷注入、时钟溃通、采样尖峰等非理想因素.本文对这些非理想因素做了详细的分析,设计了一种全差分的开关电容积分器,可以抵消开关电容中电荷注入和时钟溃通带来的电压误差.同时,本文设计了一种全差分共源共栅放大器,可以很好的满足积分器的要求,从而提高整个系统的性能. 展开更多
关键词 温度传感 全差分开关电容积分器 Δ-Σ调制器 全差分共源共栅放大器
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恒跨导轨对轨带有连续时间共模反馈的FDA设计
10
作者 冯秀平 武华 +2 位作者 曾伟 陈翰民 曹先国 《电子测量技术》 北大核心 2023年第14期18-23,共6页
提出了一种恒跨导输入输出轨对轨带有连续时间共模反馈的全差分运算放大器。输入级互补差分对采用交叉导通实现输入总跨导在整个共模输入范围内保持恒定;中间级采用折叠共源共栅结构实现高增益和满摆幅。同时设计了一种连续时间共模反... 提出了一种恒跨导输入输出轨对轨带有连续时间共模反馈的全差分运算放大器。输入级互补差分对采用交叉导通实现输入总跨导在整个共模输入范围内保持恒定;中间级采用折叠共源共栅结构实现高增益和满摆幅。同时设计了一种连续时间共模反馈电路搭配A类输出结构,使FDA能够在大摆幅和高阻抗的系统下工作。基于SMIC 0.18μm工艺对设计的FDA进行仿真验证与版图绘制,该电路在电源电压3.3 V,负载电容5 pF时,直流增益92.2 dB,单位增益带宽5.55 MHz,输入输出轨到轨范围接近100%,输入级跨导变化率仅4.53%,建立时间分别为218和195.7 ns,其对应的压摆率分别为15和16.7 V/μs。 展开更多
关键词 全差分运算放大器 恒跨导 轨对轨 连续时间 共模反馈
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