開關電容(SC)電路是由受時鐘信號控制的開關和電容器組成的電路。它是利用電荷的存儲和轉移來實現對信號的各種處理功能。在實際電路中,有時僅用開關和電容器構成的電路往往不滿足要求,所以多與放大器或運算放大器、比較器等組合起來,以實現電信號的產生、變換與處理。
利用開關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點,引起了人們的重視,并加強了這方面的研究工作。1977年發表了采用NMOS工藝和開關電容技術構成的環路濾波器,1978年美國Intel公司首先制成用于PCM電話系統的話路濾波器,從而進入了實用階段。近年來,對開關電容的理論、分析方法和電路技術進行了多方面的研究,進一步拓展了開關電容電路技術在模擬信號處理領域的應用范圍。
由于開關電容電路使用MOS工藝,尺寸小,功耗低,工藝過程比較簡單,易于大規模集成,因此得到了較快的發展和廣泛的應用。
開關電容(SC)電路是由受時鐘信號控制的開關和電容器組成的電路。它是利用電荷的存儲和轉移來實現對信號的各種處理功能。在實際電路中,有時僅用開關和電容器構成的電路往往不滿足要求,所以多與放大器或運算放大器、比較器等組合起來,以實現電信號的產生、變換與處理。
利用開關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點,引起了人們的重視,并加強了這方面的研究工作。1977年發表了采用NMOS工藝和開關電容技術構成的環路濾波器,1978年美國Intel公司首先制成用于PCM電話系統的話路濾波器,從而進入了實用階段。近年來,對開關電容的理論、分析方法和電路技術進行了多方面的研究,進一步拓展了開關電容電路技術在模擬信號處理領域的應用范圍。
由于開關電容電路使用MOS工藝,尺寸小,功耗低,工藝過程比較簡單,易于大規模集成,因此得到了較快的發展和廣泛的應用。2100433B
電容式接近開關原理:電容式接近開關屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器,測量頭是構成電容器的一個極板,而另一個極板是物體的本身,當物體移向接近開關時,物體和接近開關的介電常數發生變化,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,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求。就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進行放電。為盡量減少阻抗,旁路電容要盡量...
電容補償柜可以有效起到提高電網功率因數,節約電能,提高供電質量的作用。襄陽賽克斯電氣股份有限公司(簡稱SEC公司)現已形成以電機起動、補償、節能、調速和控制;高低壓成套設備;工業自動控制設備、建筑電器...
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評分: 4.5
為降低流水線模數轉換器(ADC)中跨導運算放大器(OTA)設計要求,在分析已有開關電容電路(SC)誤差消除技術和流水線ADC誤差源的基礎上,提出一種改進的流水線ADC開關電容電路及與其匹配的OTA設計方案。采用交叉差分結構,對虛地電容進行了修正,并將電容失配參數在系統傳輸函數中消去,使開關電容電路對OTA的增益誤差要求降低,并使其瞬態功耗下降。采用CM O S 0.18μm工藝設計了一個分辨率為8位、取樣速率200 MH z的ADC作為驗證原型,仿真結果表明,該優化結構符合ADC電路高速低功耗要求,可作為信號前端處理模塊應用到模數轉換電路中。
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提出一種新的電容失配校正方案及功耗驅動的OTA設計思路,通過對虛地電容的修正,將電容失配因子在取樣保持系統中去除,達到提高電容匹配程度,降低OTA增益誤差的要求,使開關電容部分的瞬態功耗下降.本文采用TSMC 0.18μm工藝設計了一個8位,取樣速率為200MHz的流水線結構模數轉換器作為驗證電路,仿真結果說明此優化結構符合高精度和低功耗要求,可應用到流水線等高速模數轉換電路中作為信號前端處理模塊使用.
目錄
第1章MOS器件物理學基礎
1.1引言
本章提要
1.2MOS晶體管
基本原理
MOS晶體管的定標
1.3MOSFET開關
導通電阻
kT/C噪聲
電荷注入
1.4MOSFET電容
參考文獻
第2章運算放大器
2.1引言
本章提要
2.2兩級式運算放大器
2.3套筒式和折疊式共源共柵運算放大器
附錄2.1
參考文獻
第3章開關電容子電路
3.1引言
本章提要
3.2用開關電容電路模擬的電阻
SC模擬電阻
SC模擬電阻的優點
電容比與電路參數
3.3開關電容積分器
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
S&H電路的測試
CMOSS&H電路
3.5開關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
第4章開關電容濾波器
4.1引言
本章提要
4.2低階開關電容濾波器
一階SC濾波器
二階SC濾波器
面積優化的高Q的SC濾波器
4.3高階開關電容濾波器
SC濾波器的實現
二階濾波器的排序及其動態范圍標定
設計實例:低通SC橢圓形濾波器
4.4高頻CMOS開關電容濾波器
附錄4.1
參考文獻
第5章開關電容數據轉換器
5.1引言
本章提要
5.2數據轉換器的性能參數
DAC指標
ADC指標
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
數據轉換器的匹配精度
5.4奈奎斯特頻率級ADC
快閃型ADC
兩步型ADC
流水線型ADC
循環型ADC
逐次逼近型ADC
5.5過采樣級的數據轉換器
奈奎斯特頻率級與過采樣級的比較
噪聲整形與穩定性
ΔΣ調制器的分類
1位量化的ΔΣ調制器
多位量化的ΔΣ調制器
附錄5.1
參考文獻
第6章開關電容DC-DC變換器
6.1引言
SCDC-DC變換器的分類
SCDC-DC變換器的應用
本章提要
6.2Dickson電荷泵
傳統的Dickson電荷泵
改進型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
第7章高級開關電容電路技術
7.1引言
本章提要
7.2低壓SC電路技術
低電壓的挑戰
時鐘提升與開關自舉電路
開關運放
7.3SC電路的精度增強技術
運放的缺陷
自動歸零技術
相關型雙采樣
參考文獻
第8章多模RF接收器中SCΔΣ調制器的設計
8.1引言
多模的挑戰
多模RF接收器中的ΔΣ調制器
本章提要
8.2接收器系統
質量參數
傳統的超外差接收器
零中頻(直接轉換)接收器
低中頻接收器
寬帶中頻雙轉換接收器
數字中頻接收器
調制器的性能指標
8.3系統級ΔΣ調制器的設計
中頻(IF)頻率和過采樣比(OSR)
GSM和DECT中ΔΣ調制器的設計
WCDMA中的ΔΣ調制器的設計
電容值的選擇
ΔΣ調制器中的非理想性
8.4電路實現
SC積分器
運算跨導放大器(OTA)
量化器
8.5測試結果
8.6結論
參考文獻
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