開關(guān)電容(SC)電路是由受時鐘信號控制的開關(guān)和電容器組成的電路。它是利用電荷的存儲和轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)對信號的各種處理功能。在實際電路中,有時僅用開關(guān)和電容器構(gòu)成的電路往往不滿足要求,所以多與放大器或運(yùn)算放大器、比較器等組合起來,以實現(xiàn)電信號的產(chǎn)生、變換與處理。
利用開關(guān)電容電路來處理模擬信號在1972年首先提出,由于它具有的一些特殊的優(yōu)點(diǎn),引起了人們的重視,并加強(qiáng)了這方面的研究工作。1977年發(fā)表了采用NMOS工藝和開關(guān)電容技術(shù)構(gòu)成的環(huán)路濾波器,1978年美國Intel公司首先制成用于PCM電話系統(tǒng)的話路濾波器,從而進(jìn)入了實用階段。近年來,對開關(guān)電容的理論、分析方法和電路技術(shù)進(jìn)行了多方面的研究,進(jìn)一步拓展了開關(guān)電容電路技術(shù)在模擬信號處理領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
由于開關(guān)電容電路使用MOS工藝,尺寸小,功耗低,工藝過程比較簡單,易于大規(guī)模集成,因此得到了較快的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。
開關(guān)電容(SC)電路是由受時鐘信號控制的開關(guān)和電容器組成的電路。它是利用電荷的存儲和轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)對信號的各種處理功能。在實際電路中,有時僅用開關(guān)和電容器構(gòu)成的電路往往不滿足要求,所以多與放大器或運(yùn)算放大器、比較器等組合起來,以實現(xiàn)電信號的產(chǎn)生、變換與處理。
利用開關(guān)電容電路來處理模擬信號在1972年首先提出,由于它具有的一些特殊的優(yōu)點(diǎn),引起了人們的重視,并加強(qiáng)了這方面的研究工作。1977年發(fā)表了采用NMOS工藝和開關(guān)電容技術(shù)構(gòu)成的環(huán)路濾波器,1978年美國Intel公司首先制成用于PCM電話系統(tǒng)的話路濾波器,從而進(jìn)入了實用階段。近年來,對開關(guān)電容的理論、分析方法和電路技術(shù)進(jìn)行了多方面的研究,進(jìn)一步拓展了開關(guān)電容電路技術(shù)在模擬信號處理領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
由于開關(guān)電容電路使用MOS工藝,尺寸小,功耗低,工藝過程比較簡單,易于大規(guī)模集成,因此得到了較快的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。2100433B
電容式接近開關(guān)原理:電容式接近開關(guān)屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器,測量頭是構(gòu)成電容器的一個極板,而另一個極板是物體的本身,當(dāng)物體移向接近開關(guān)時,物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化,使得和測量頭相連...
電容在電路中的作用:1)旁路旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化,降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量...
電容補(bǔ)償柜可以有效起到提高電網(wǎng)功率因數(shù),節(jié)約電能,提高供電質(zhì)量的作用。襄陽賽克斯電氣股份有限公司(簡稱SEC公司)現(xiàn)已形成以電機(jī)起動、補(bǔ)償、節(jié)能、調(diào)速和控制;高低壓成套設(shè)備;工業(yè)自動控制設(shè)備、建筑電器...
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為降低流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(OTA)設(shè)計要求,在分析已有開關(guān)電容電路(SC)誤差消除技術(shù)和流水線ADC誤差源的基礎(chǔ)上,提出一種改進(jìn)的流水線ADC開關(guān)電容電路及與其匹配的OTA設(shè)計方案。采用交叉差分結(jié)構(gòu),對虛地電容進(jìn)行了修正,并將電容失配參數(shù)在系統(tǒng)傳輸函數(shù)中消去,使開關(guān)電容電路對OTA的增益誤差要求降低,并使其瞬態(tài)功耗下降。采用CM O S 0.18μm工藝設(shè)計了一個分辨率為8位、取樣速率200 MH z的ADC作為驗證原型,仿真結(jié)果表明,該優(yōu)化結(jié)構(gòu)符合ADC電路高速低功耗要求,可作為信號前端處理模塊應(yīng)用到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中。
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提出一種新的電容失配校正方案及功耗驅(qū)動的OTA設(shè)計思路,通過對虛地電容的修正,將電容失配因子在取樣保持系統(tǒng)中去除,達(dá)到提高電容匹配程度,降低OTA增益誤差的要求,使開關(guān)電容部分的瞬態(tài)功耗下降.本文采用TSMC 0.18μm工藝設(shè)計了一個8位,取樣速率為200MHz的流水線結(jié)構(gòu)模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為驗證電路,仿真結(jié)果說明此優(yōu)化結(jié)構(gòu)符合高精度和低功耗要求,可應(yīng)用到流水線等高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中作為信號前端處理模塊使用.
目錄
第1章MOS器件物理學(xué)基礎(chǔ)
1.1引言
本章提要
1.2MOS晶體管
基本原理
MOS晶體管的定標(biāo)
1.3MOSFET開關(guān)
導(dǎo)通電阻
kT/C噪聲
電荷注入
1.4MOSFET電容
參考文獻(xiàn)
第2章運(yùn)算放大器
2.1引言
本章提要
2.2兩級式運(yùn)算放大器
2.3套筒式和折疊式共源共柵運(yùn)算放大器
附錄2.1
參考文獻(xiàn)
第3章開關(guān)電容子電路
3.1引言
本章提要
3.2用開關(guān)電容電路模擬的電阻
SC模擬電阻
SC模擬電阻的優(yōu)點(diǎn)
電容比與電路參數(shù)
3.3開關(guān)電容積分器
對寄生電容敏感的SC積分器
對寄生電容不敏感的SC積分器
全差分SC積分器
3.4CMOS采樣保持電路
性能參數(shù)
S&H電路的測試
CMOSS&H電路
3.5開關(guān)電容插值濾波器和采樣抽取濾波器
SC插值濾波器
SC采樣抽取濾波器
3.6開關(guān)電容電路的信號流圖分析
信號流圖分析
梅森公式
附錄3.1
參考文獻(xiàn)
第4章開關(guān)電容濾波器
4.1引言
本章提要
4.2低階開關(guān)電容濾波器
一階SC濾波器
二階SC濾波器
面積優(yōu)化的高Q的SC濾波器
4.3高階開關(guān)電容濾波器
SC濾波器的實現(xiàn)
二階濾波器的排序及其動態(tài)范圍標(biāo)定
設(shè)計實例:低通SC橢圓形濾波器
4.4高頻CMOS開關(guān)電容濾波器
附錄4.1
參考文獻(xiàn)
第5章開關(guān)電容數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器
5.1引言
本章提要
5.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)
DAC指標(biāo)
ADC指標(biāo)
積分非線性、微分非線性和量化噪聲
5.3奈奎斯特頻率級DAC
積分奈奎斯特頻率級DAC
奈奎斯特頻率級SCDAC
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的匹配精度
5.4奈奎斯特頻率級ADC
快閃型ADC
兩步型ADC
流水線型ADC
循環(huán)型ADC
逐次逼近型ADC
5.5過采樣級的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器
奈奎斯特頻率級與過采樣級的比較
噪聲整形與穩(wěn)定性
ΔΣ調(diào)制器的分類
1位量化的ΔΣ調(diào)制器
多位量化的ΔΣ調(diào)制器
附錄5.1
參考文獻(xiàn)
第6章開關(guān)電容DC-DC變換器
6.1引言
SCDC-DC變換器的分類
SCDC-DC變換器的應(yīng)用
本章提要
6.2Dickson電荷泵
傳統(tǒng)的Dickson電荷泵
改進(jìn)型Dickson電荷泵
6.3交叉耦合SC升壓DC-DC變換器
6.4SC降壓DC-DC變換器
6.5多增益SCDC-DC變換器
參考文獻(xiàn)
第7章高級開關(guān)電容電路技術(shù)
7.1引言
本章提要
7.2低壓SC電路技術(shù)
低電壓的挑戰(zhàn)
時鐘提升與開關(guān)自舉電路
開關(guān)運(yùn)放
7.3SC電路的精度增強(qiáng)技術(shù)
運(yùn)放的缺陷
自動歸零技術(shù)
相關(guān)型雙采樣
參考文獻(xiàn)
第8章多模RF接收器中SCΔΣ調(diào)制器的設(shè)計
8.1引言
多模的挑戰(zhàn)
多模RF接收器中的ΔΣ調(diào)制器
本章提要
8.2接收器系統(tǒng)
質(zhì)量參數(shù)
傳統(tǒng)的超外差接收器
零中頻(直接轉(zhuǎn)換)接收器
低中頻接收器
寬帶中頻雙轉(zhuǎn)換接收器
數(shù)字中頻接收器
調(diào)制器的性能指標(biāo)
8.3系統(tǒng)級ΔΣ調(diào)制器的設(shè)計
中頻(IF)頻率和過采樣比(OSR)
GSM和DECT中ΔΣ調(diào)制器的設(shè)計
WCDMA中的ΔΣ調(diào)制器的設(shè)計
電容值的選擇
ΔΣ調(diào)制器中的非理想性
8.4電路實現(xiàn)
SC積分器
運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)
量化器
8.5測試結(jié)果
8.6結(jié)論
參考文獻(xiàn)
索引
版 次:初版
開 本:小16開
包 張:平裝
目錄
Preface
Acknowledgment
ListofAbbreviations
ListofFigures
ListofTables
1INTRODUCTION
1.High-FrequencyIntegratedAnalogFiltering
2.MultirateSwitched-CapacitorCircuitTechniques
3.Sampled-DataInterpolationTechniques
4.ResearchGoalsandDesignChallenges
2IMPROVEDMULTIRATEPOLYPHASE-BASEDINTERPOLATIONSTRUCTURES
1.Introduction
2.ConventionalandImprovedAnalogInterpolation
3.PolyphaseStructuresforOptimum-classImprovedAnalogInterpolation
4.MultirateADBPolyphaseStructures
4.1CanonicandNon-CanonicADBRealizations
4.2SCCircuitArchitectures
5.Low-SensitivityMultirateIIRStructures
5.1MixedCascade/ParallelForm
5.2Extra-RippleIIRForm
6.Summary
3PRACTICALMULTIRATESCCIRCUITDESIGNCONSIDERATIONS
1.Introduction
2.PowerConsumptionAnalysis
3.Capacitor-RatioSensitivityAnalysis
3.1FIRStructure
3.2IIRStructure
4.FiniteGain&BandwidthEffects
5.Input-ReferredOffsetEffects
6.PhaseTiming-MismatchEffects
6.1PeriodicFixedTiming-SkewEffect
6.2RandomTiming-JitterEffects
7.NoiseAnalysis
8.Summary
4GAIN-ANDOFFSET-COMPENSATIONFORMULTIRATESCCIRCUITS
1.Introduction
2.AutozeroingandCorrelated-DoubleSamplingTechniques
3.AZandCDSSCDelayBlockswithMismatch-FreeProperty
3.1SCDelayBlockArchitectures
3.2GainandOffsetErrors-ExpressionsandSimulationVerification
3.3Multi-UnitDelayImplementations
4.AZandCDSSCAccumulators
4.1SCAccumulatorArchitectures
4.2GainandOffsetErrors-ExpressionsandSimulationVerification
5.DesignExamples
6.SpeedandPowerConsiderations
7.Summary
5DESIGNOFA108MHzMULTISTAGESCVIDEOINTERPOLATINGFILTER
1.Introduction
2.OptimumArchitectureDesign
2.1MultistagePolyphaseStructurewithHalf-BandFiltering..
2.2Spread-ReductionScheme
2.3Coefficient-SharingTechniques
3.CircuitDesign
3.1lst-Stage
3.22nd-and3rd-Stage
3.3DigitalClockPhaseGeneration
4.CircuitLayout
5.SimulationResults
5.1BehavioraISimulations
5.2Circuit-LevelSimulations
6.Summary
6DESIGNOFA320MHZFREQUENCY-TRANSLATEDSCBANDPASSINTERPOLATINGFILTER
1.Introduction
2.PrototypeSystem-LevelDesign
2.1Multi-notchFIRTransferFunction
2.2Time-InterleavedSerialADBPolyphaseStructurewith
Autozeroing
3.PrototypeCircuit-LevelDesign
3.1AutozeroingADBandAccumulator
3.2High-SpeedMultiplexer
3.3OverallSCCircuitArchitecture
3.4TelescopicopampwithWide-SwingBiasing
3.5nMOSSwitches136
3.6NoiseCalculation
3.7I/0Circuitry
3.8LowTiming-SkewClockGeneration
4.LayoutConsiderations
4.1DeviceandPathMatching
4.2SubstrateandSupplyNoiseDecoupling
4.3Shielding
4.4FloorPlan
5.SimulationResults
5.1OpampSimulations
5.2FilterBehavioralSimulations
5.3FilterTransistor-LevelandPost-LayoutSimulations
6.Summary
7EXPERIMENTALRESULTS
1.Introduction
2.PCBDesign
2.1FloorPlan
2.2PowerSuppliesandDecoupling
2.3BiasingCurrents
2.4InputandOutputNetwork
3.MeasurementSetupandResults
3.1FrequencyResponse
3.2Time-DomainSignalWaveforms
3.3One-ToneSignalSpectrum
3.4Two-ToneIntermodulationDistortion
3.5THDandIM3vs.InputSignalLevel
3.6NoisePerformance
3.7CMRRandPSRR
4.Summary
8CONCLUSIONS
APPENDIX1TIMING-MISMATCHERRORSWITHNONUNIFORMLYHOLDINGEFFECTS
1.SpectrumExpressionsforIU-ON(SH)andIN-CON(SH)
1.1IU-ON(SH)
1.2IN-CON(SH)
2.ClosedFormSINADExpressionforIU-ON(SH)andIN-CON(SH)
2.1IU-ON(SH)
2.2IN-CON(SH)
3.ClosedFormSFDRExpressionforIN-CON(SH)systems
4.SpectrumCorrelationofIN-OU(IS)andIU-ON(SH)
APPENDIX2NOISEANALYSISFORSCADBDELAYLINEANDPOLYPHASESUBFILTERS
1.OutputNoiseofADBDelayLine
2.OutputNoiseofPolyphaseSubfilters
2.1UsingTSIInputCoefficientSCBranches
2.2UsingOFRInputCoefficientSCBranches
APPENDIX3GAIN,PHASEANDOFFSETERRORSFORGOCMFSCDELAYCIRCUITIANDJ
1.GOCMFSCDelayCircuitI
2.GOCMFSCDelayCircuitJ2100433B