• / 2
  • 下载费用:10 金币  

基于准浮栅技术的超低压运放及滤波器设计.pdf

关 键 词:
基于 准浮栅 技术 低压 滤波器 设计
资源描述:
第28卷 第4期2005 年 12 月电 子 器 件C hinese Journal of E lectron D evicesV ol.28 N o.4Dec. 2005Ultra-lowVoltage OPAand Filter Design Based on CMOSQuasi-Floating-Gate TransistorsZHU Zhang-ming,YANG Yin-tang,REN Lenin(Microelectronics Institute,Xidian University,Xi'an 710071,China)Abstract:Based on the analysis of the principle, electric characteristic and equivalent circuits of quasifloating-gatetransistors, a novel0.8V OPA and 0.8 V Rail-to-Railanalog sw itch are proposed in T SM C0.25μ m 2P5M CM OS technology,the D C open-lo op gain of th e am p lifier is 76.3dB, thephasemarginis75O and theunitgain w idth is 1.05 M H z. A 0.8V CM OS switch capacitor high pass filter is presented,and the sim ulated results show thatfilter's inputand outputcharacteristic is R ail-to-Rail.Keywords:CM O S; Q uasi-Floating-G ate; U ltra-low voltage; O PA ; A nalog sw itch; FilterEEACC:基于准浮栅技术的超低压运放及滤波器设计*朱樟明,杨银堂,任乐宁(西安电子科技大学微电子研究所,西安 710071)摘 要:基于准浮栅M OS 晶体管的工作原理、 电气特性及等效电路的系统分析,采用 TSM C 0.25μ m 2P5M CMOS工艺的CMOS准浮栅技术,提出了 0.8 V 运算放大器,最大直流开环增益可以达到 76.3 dB,相位裕度为75?,单位增益频率为 1.05MHz。设计了0.8 V 一阶 CM OS开关电容高通滤波器,滤波器输入输出电压范围为0~0.8 V ,截止频率为100 KHz。关键词:CM OS;准浮栅;超低电压;运放;模拟开关;滤波器中图分类号:TN402 文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2005)03-0001-04随着集成电路技术向超深亚微米技术的发展,以及便携式电子信息产品应用的不断发展,促使集成电路的电源电压越来越低,并在今后的两三年内将出现电源电压小于1 V 的应用系统及片上系统(SOC)芯片,所以研究超低电压的高性能模拟集成电路设计方法及关键技术是非常必要的。目前实现超低压模拟集成电路的关键技术可分为三种:亚阈值、 衬底驱动和浮栅技术[1]。基于MOSFET亚阈值特性设计实现的模拟电路,可以在低电源电压下正常工作,并保证较大的输出信号幅值和较低的功耗,但是由于亚阈值电路的驱动电流能力较小,且不能保证设计精度和良好的特性,所以只适合部分电路设计。衬底驱动技术通过改变衬底电压,改变 MOS管的阈值电压,从而实现具有较高性能的模拟电路,如运放等[1],但是衬底驱动技术实现的模拟电路的跨导较低,运放的频率特性较差,而且对于N (P)阱工艺,只能实现衬底驱动P(N )M OS管,严重限制了其应用。浮栅技术原来主要应用于EPROM 和EEPROM 等不挥发存储器中,近年来对基于浮栅和准浮栅技术的模拟电路进行了报道,如高速数/模转换器及放大器[2- 3]等,其中基于浮栅原理的准浮栅模拟电路与标准 CM OS工艺兼容, 并收稿日期:2005-04-18基金项目:国家自然科学基金(60476046)和国家预研基金(51408010601DZ01)资助作者简介:朱樟明(1978- ),西安电子科技大学微电子研究所博士、 讲师,主要研究方向为低功耗混合信号集成电路设计、 低功耗 SOC 体系设计, zm yh@263.net不损失电路性能,但是浮栅技术与标准 CM OS工艺不兼容,实现成本太高,所以不能大规模的应用。基于浮栅技术的设计原理,基于标准 CM OS工艺的准浮栅技术将是超低压模拟集成电路设计的新方向[4- 5]。本文基于准浮栅 MOS晶体管的工作原理、 电气特性及等效电路的分析,提出了 0.8 V 运算放大器,并采用 TSMC 0.25μ m 2P5MCMOS工艺的BSIM 3V 3模型完成了特性仿真。第三部分基于 0.8V 运算放大器,结合准浮栅 Rail-to-Rail模拟开关,实现了一阶 CM OS开关电容高通滤波器,并采用 TSMC 0.25μ m 2P5MCMOS工艺的 Bsim3V 3模型完成了仿真验证。1 基于准浮栅技术的超低压运放设计2.1 CMOS准浮栅晶体管Jaim e R am irez-Angulo 等人基于标准的CM OS工艺,提出了准浮栅 MOSFET[4- 5],其工作原理与浮栅晶体管的工作原理相似,都是利用交流电容将输入信号耦合到栅极,实现加权处理。 图1为两输入准浮栅 PM OSFET,一个截止的 NM OSFET作为反向偏置二极管电阻连接在浮栅与 VSS之间,即将 NMOS(PM OS)的栅电压固定于 VDD(V SS)。对于准浮栅 PMOS(NMOS)而言, NMOS(PMOS)具有较大的宽长比( W /L ),作为浮栅的直流偏置。利用这个大的直流偏置,准浮栅 MOSFET 可以在超低电源电压条件下实现良好的饱和特性[4],所以采用准浮栅 MOS 技术,可以实现模拟系统电路在超低电压下的正常工作 。(a)版图(b)等效电路图1 两输入准浮栅PMOSFET基于图 1( b)所示的准浮栅等效电路,浮栅电压V G 为VG = VinsRleakCT1+ sRleakCT(1)其中: CT =(∑Ni=1Ci + CGD + CGB + GGS + C′ GD),Ci为第i个输入耦合电容Vin (∑Ni=1CiNi + CGDVD + CGBVB + CGSVS )/CT(2)将式(2)代入式(1)中,得VG =∑Ni=1CiVIN i + CGDVD + CGBVB + CGSVSsRleak1+ sRleadCT(3)由式(3)可得,准浮栅 PM OSFET 等效电路为一高通滤波器,截止频率为f T =1/2πRleakCT (4)2.2 超低压运算放大器211 电 子 器 件 第28卷
展开阅读全文
1
  金牌文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:基于准浮栅技术的超低压运放及滤波器设计.pdf
链接地址:http://www.gold-doc.com/p-34181.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2014-2018 金牌文库网站版权所有
经营许可证编号:浙ICP备15046084号-3
收起
展开