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改进型电荷泵CMOS模拟开关电路

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简介:
本研究提出一种改进型电荷泵驱动技术的CMOS模拟开关电路,旨在提高信号传输效率与稳定性。通过优化设计,有效解决了传统电荷泵存在的漏电流大、噪声高等问题,适用于高性能电子设备中。 随着VLSI技术不断向深亚微米及纳米级发展,模拟开关作为模拟电路中的关键元件备受关注。其低导通电阻、优良的开关特性和小巧封装特性使其在众多应用中发挥重要作用。导通电阻直接影响到开关性能:较低的导通电阻不仅减少了信号损耗,还提升了开关速度。 为了减小导通电阻,可以采用大宽长比器件或提高栅源电压的方法。然而,调整物理尺寸会导致一些寄生效应问题。例如,增加器件宽度会增大其面积并提升栅电容值;脉冲控制信号通过耦合影响模拟开关的输入和输出,在每个开关周期中充放电过程消耗更多电流,时间常数t=RC表明充放电时间和负载电阻及电容有关,从而减慢了开关速度。

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  • CMOS
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    本研究提出一种改进型电荷泵驱动技术的CMOS模拟开关电路,旨在提高信号传输效率与稳定性。通过优化设计,有效解决了传统电荷泵存在的漏电流大、噪声高等问题,适用于高性能电子设备中。 随着VLSI技术不断向深亚微米及纳米级发展,模拟开关作为模拟电路中的关键元件备受关注。其低导通电阻、优良的开关特性和小巧封装特性使其在众多应用中发挥重要作用。导通电阻直接影响到开关性能:较低的导通电阻不仅减少了信号损耗,还提升了开关速度。 为了减小导通电阻,可以采用大宽长比器件或提高栅源电压的方法。然而,调整物理尺寸会导致一些寄生效应问题。例如,增加器件宽度会增大其面积并提升栅电容值;脉冲控制信号通过耦合影响模拟开关的输入和输出,在每个开关周期中充放电过程消耗更多电流,时间常数t=RC表明充放电时间和负载电阻及电容有关,从而减慢了开关速度。
  • 基于CMOS锁相环的设计应用
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    本研究设计并实现了一种基于改进型CMOS电荷泵锁相环(PLL)电路的应用方案,旨在提高电子系统的频率合成效率与稳定性。通过优化关键参数和结构,该设计方案有效提升了PLL的性能指标,包括降低了功耗、减小了面积以及增强了抗干扰能力。 本段落首先阐述了锁相环系统的基本工作原理,并重点分析了传统电荷泵电路中存在的若干不理想因素。在此基础上,提出了一种改进型的电荷泵电路设计,以减少锁相环中的相位误差问题。此外,通过引入倍频控制模块的设计,进一步扩大了锁相环系统的频率锁定范围。 文中还介绍了一款基于CMOS工艺实现的宽频率范围锁相环(PLL)电路设计方案,在该方案中通过对电荷泵电流镜精度进行优化及增加开关噪声抵消机制等措施有效地解决了传统设计中存在的由于电流失配、电荷共享和时钟馈通等因素引起的相位偏差问题。 另外,文中还提出了一种倍频控制单元的设计思路,通过编程设定锁频倍数以及调节压控振荡器延迟单元的跨导值来实现对PLL锁定频率范围的有效扩展。该电路基于Dongbu HiTek 0.18μm CMOS工艺技术进行设计,并且仿真结果表明其在多种条件下均能表现出良好的性能表现。
  • 利用CMOS构建控制位器
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    本项目介绍如何使用CMOS模拟开关来设计和实现一个可编程控制电位器电路,适用于电子设备中电阻值的灵活调整。 直流控制电位器因其能避免普通电位器引入引线干扰噪声或接触不良等问题,在许多场合得到广泛应用。例如电视机伴音鉴频及功放中的μPC1353芯片便采用了直流控制电位器进行音量调节。 接下来,我将介绍一种利用CMOS模拟开关制作直流控制电位器的方法。图1展示了一种特定的CMOS模拟开关特性曲线,从该图中可以看出,在闭合和断开两种状态之间存在一段过渡区域,这一特性可以被用来模仿电位器的功能。 图2展示了传统的基于普通电位器的音量调节电路;而图3则呈现了利用模拟开关构建的一种直流音量控制方案。此设计旨在替代原有的传统方式(如图2所示)。如果CMOS模拟开关的工作电压为5V,实验表明在0.7至2V范围内作为控制电压使用效果最佳。
  • CMOS集成
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    《CMOS模拟集成电路》是一本专注于互补金属氧化物半导体技术在模拟电路设计中应用的专业书籍。它深入浅出地讲解了CMOS工艺原理及其在放大器、滤波器等核心组件中的实践,为电子工程专业学生和工程师提供了宝贵的理论指导与实用技巧。 拉扎维的《模拟CMOS》中文版是学习模拟电路的经典教材,内容详尽,适合初学者和进阶读者使用。本压缩包包含2018年版和2003年版以及课后习题答案三个文件,有兴趣的同学可以下载。
  • CSM__特高压输线_场_Matlab_
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    本研究运用Matlab软件及模拟电荷法对特高压输电线路的电场进行数值仿真分析,旨在优化电力工程设计与安全。 通过模拟电荷法计算特高压直流输电线路的标称电场。
  • 高性能CMOS鉴频鉴相器及设计
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    本项目致力于研发高性能CMOS鉴频鉴相器及电荷泵技术,旨在提升锁相环路系统的性能与效率,适用于无线通信、雷达等领域的频率合成器。 在最近几代通信系统的设计中,锁相环已成为实现频率合成器的标准方法。采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺设计了一款应用于芯片级铷原子钟3.4 GHz激励源中的鉴频鉴相器和电荷泵电路。该鉴频鉴相器由两个边沿触发、带复位的D触发器以及一个与门组成,并通过在复位支路中加入延时单位来消除死区现象。电荷泵采用电流镜结构设计,有效抑制了电流失配问题,进一步降低了输出信号噪声。测试结果表明,在电源电压为1.8 V、电荷泵电流为50 μA的情况下,充放电电流的最大失配仅为2.2 μA,而输出相位噪声则达到了-145 dBc/Hz@1 MHz的水平。
  • 三维场分析与法应用.zip_electric field_法_空间_线场_输线
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    本资料探讨了三维电场的分析技术,并详细介绍了模拟电荷法在处理空间电荷及输电线路电场中的应用。适合电气工程领域的研究人员和工程师参考使用。 在电力系统领域,电场分析是一项非常重要的任务,在输电线路的设计与安全评估方面尤为重要。模拟电荷法是一种常用于三维电场分析的有效方法。它通过分布于空间中的虚拟电荷来近似真实电荷的分布,并计算出关键参数如电场强度和电压等值。这种方法具有高效率、广泛适用性的特点,尤其适用于复杂结构例如输电线路上的电场计算。 “电场”是指由于存在电荷而产生的物理环境,其大小由电量、距离以及介质常数决定,在三维空间中表现为一个向量场,每个位置上的矢量表示该点上单位正电荷所受力的方向和强度。 “模拟电荷法”是一种数值计算技术,主要用于处理实际电荷分布不规则或过于复杂的情况。在输电线路上的实际应用中,真实电荷的分布往往是不均匀的,比如导线表面及绝缘子上的空间电荷等。通过将这些复杂的实际情况简化为一组离散虚拟电荷可以大大简化计算过程,并利用高斯定律或者库仑定律来求解由模拟电荷产生的电场。 “空间电荷”是指在绝缘材料或空气中自由移动的电荷,它们的存在会影响局部区域内的电场分布。在输电线路上的空间电荷积累可能导致绝缘性能下降甚至引发放电现象,因此对其进行准确分析至关重要。使用模拟电荷法可以考虑这些因素的影响,并获得更精确的结果。 “线路电场”特指围绕着输电线的电环境。由于电压等级高,产生的电场强度可能对周围环境造成影响,包括人员安全和设备干扰等风险。通过应用模拟电荷法分析线路周围的电场分布情况,可以优化设计以减少潜在危害并提高安全性。 “输电线路”是电力系统中用于传输大量能量的主要设施之一,其稳定运行依赖于详细的电场评估工作。除了确保电气间隙符合安全标准之外,还能够研究诸如电晕放电现象、绝缘材料的老化速度等问题。 在提供的文件中有一个名为asdf.m的MATLAB程序,该代码可能实现了模拟电荷法的具体算法。通过分析和执行这些源代码可以直观地理解这种技术的应用过程及其结果展示方式。 综上所述,利用模拟电荷法进行深入研究对于全面了解输电线路上的电气特性、优化线路设计以及保障电力系统的正常运行具有重要意义。借助如MATLAB这样的工具能够高效完成三维空间内的数值仿真工作,并进一步探索空间电荷与线路电场之间的相互作用关系。
  • CMOS拉扎维解答
    优质
    《CMOS模拟电路》是电子工程领域中的一本经典教材,由知名学者Behzad Razavi撰写。本书深入浅出地讲解了CMOS工艺下模拟集成电路的设计原理与方法,并提供了大量习题及解答,帮助读者巩固和深化理解。CMOS模拟电路拉扎维解答主要针对书中问题提供详尽解析,是学习该教材不可或缺的辅助资料。 完整版的《CMOS集成电路设计》答案由拉扎维编写,无需担心会有缺漏。部分地方我已经添加了注释以帮助理解。
  • CMOS集成设计
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    《CMOS集成电路的模拟设计》一书深入浅出地介绍了采用CMOS工艺进行模拟电路设计的基本原理与技巧,是电子工程领域不可多得的学习资料。 经典微电子技术基础书籍,适用于学习交流使用。书中详细介绍了CMOS集成电路的设计方法及模拟电路的基础知识。
  • 2.4GHz CMOS上变频式混频器
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    本设计介绍了一种改进型2.4GHz CMOS上变频电流模式混频器。采用新型电路结构优化了性能,显著降低了噪声和功耗,在无线通信系统中具有广泛应用前景。 本段落介绍了一种低功耗上转换电流模式混频器的设计方案,采用特许0.18-μm RFCMOS技术来实现2.4 GHz频段发射器前端的构建。该设计能够将10 MHz中频(IF)信号转换为2.4 GHz射频信号,并在本地振荡器频率为2.39 GHz时,提供2 dBm功率输出。相比传统的电压模式上变频混频器,此设计方案展示了更低功耗和更高性能的优势。 仿真结果显示,在2.4 GHz工作条件下,该电路可达到6.5 dB的转换增益以及15.3 dBm的输入参考三阶交调点(IIP3),同时仅消耗了在1.2V电源电压下的5.7 mA电流。整个芯片面积仅为0.7毫米× 0.8毫米。