خلاصة القول: من أجل تلبية عالية السرعة وعالية الدقة متطلبات التصميم DAC. مبدأ التصميم الأساسي لمصدر الجهد فجوة الحزمة المرجعية، تصميم العملي للمصدر مرجعي الجهد لإعطاء بداية سريعة، وارتفاع الاستقرار الدائرة إشارة الجهد. تعتمد على تقنية CMOS القياسية في 40 نانومتر، والإيقاع مع محاكاة البرمجيات، وتبين نتائج المحاكاة أن في درجة حرارة الغرفة، خرج امدادات التيار الكهربائي من الجهد إشارة 12.5 V. 184 V، وقت البدء هو 0.5 ميكرو ثانية؛ استهلاك الطاقة هو صفر. 185 5 ميغاواط، في درجة حرارة تتراوح من -15 ~ 75 درجة الحرارة معامل الانحراف من 8.7 10-5 / ، منخفضة التردد امدادات التيار الكهربائي يتم قمع عندما تكون النسبة -85 ديسيبل، تخطيط رسم حجم منطقة فقط 154 . 79 9 ميكرون 48.656 ميكرون.
شكل الاقتباس الصيني: CMOS العملية فجوة الحزمة المرجعية فنغ وي شي خوان، دي Jianghui، وما إلى ذلك لDAC الدقة العالية لل التكنولوجيا الالكترونية، 2018،44 (2): 16-19.
الإنجليزية شكل الاقتباس: فنغ وي شي خوان، تشاي Jianghui، وآخرون. A CMOS إشارة ذات فجوة الحزمة لDACS دقة عالية . تطبيق تقنيات الالكترونية، 2018،44 (2): 16-19.
0 مقدمة
مع التطور السريع في التطور السريع للصناعة الإلكترونية المعلومات والتكنولوجيا الرقمية وعمليات التصنيع IC، وفي سياق المعلومات الرقمية، DAC لديها بيئة السوق جيدة، كما هو الحال في صناعة الهواتف النقالة والشبكات اللاسلكية وغيرها من المجالات. لذلك، لدينا أداء جيدا في معدل التحديث والاستقرار والقوة DAC الاستهلاك سيكون له فرص أفضل للسوق. وبما أن التكنولوجيا اليوم دخلت مرحلة نانو النطاق، وقد وضعت لجنة المساعدة الإنمائية تحسنا كبيرا في سرعة وقوة أداء . وتريد الحصول على الأداء العالي للDAC، بالإضافة إلى تصنيع التكنولوجيا العملية، المفتاح يكمن في استقرار إشارة ذات فجوة الحزمة مثل. منذ انخفاض معامل درجة الحرارة في إشارة ذات فجوة الحزمة، ويستخدم على نطاق واسع في التناظرية ونظام الدوائر المختلطة إشارة، والجهد إشارة الناتجة عن مصدر مرجعي الجهد ترتبط مع الاشارات التناظرية والرقمية. إذا كان الخطأ توليد إشارة الجهد من + 1، و ارتفع انتاج DAC التناظرية بنسبة 1، والسبب ليتناسب الناتج التناظرية إلى المنتج التي تنتجها DAC وإشارة المدخلات الجهد الرقمي . ولذلك، فإن دقة مرجعا المؤشر يجب أن يكون أفضل من DAC المواصفات دقة التصميم. لهذا التصميم انخفاض استهلاك الطاقة، وانخفاض معامل درجة الحرارة وإمدادات الطاقة مصدر عالية نسبيا رفض إشارة الجهد هو ضروري. من أجل تعزيز أداء مصدر مرجعي، التكنولوجيا الرئيسية للحد من الخطأ . في الحد من استهلاك الطاقة، وجعل كل باستخدام الترانزستورات MOS تعمل في الدولة دون عتبة، وبالتالي تحقيق انخفاض استهلاك الطاقة . كما اقترح مع موصل خصائص مختلفة في العمل المختلفة المنطقة الترانزستور MOS، مصدر الجهد إشارة تصميم على كل هيكل MOS ، على الرغم من أن أداء مرجعا قد تحسنت بشكل كبير في انخفاض استهلاك الطاقة، ولكن رفض التيار الكهربائي لها خصائص بعد إجراء التعديلات والتحسينات. من حيث تحسين نسبة الرفض إمدادات الطاقة، واقترح استخدام مبدأ أساسي من الجهد فجوة نطاقها، ومرآة الحالية بالتعاون مع دائرة مناسبة بدء التحيز الذاتي، للحصول على نسبة العرض عالية الطاقة رفض الدائرة إشارة الجهد . النظر في تصميم الدوائر المقترحة أيضا، والقضاء على مصدر التقليدي الجهد فجوة الحزمة المرجعية ومكبر للصوت التشغيلي تعويض الجهد على قمع مصدر المؤشرات حد نسبة إشارة الجهد ، تظهر نتائج المحاكاة أن أداء الدائرة لا يزال لديه مجال للتحسين.
في طريقة التوليف تحسين أداء مصدر التيار الكهربائي ذات فجوة الحزمة المرجعية ما سبق، ومزايا وعيوب من التطبيقات العملية وDAC، واستخدام 40 نانومتر عملية CMOS، في تصميم التقليدي القائم على مبدأ، من أجل الحصول على أكثر استقرارا PTAT الحالية باستخدام ردود الفعل السلبية مبادئ وآلية العمل الأساسية مثل مرآة الحالية، في حين تستخدم كقيمة تصميم مقاومة بنسب متساوية، لتحسين الاستقرار في الدائرة. التخطيط، من أجل الحد من عدم التوافق ومنطقة تخطيط الترانزستور MOS، المقاوم التحيز الذاتي بدلا من بنية مرآة الحالي، بحيث التكوين الدائرة هو أبسط، وأكثر عملية.
1 مبدأ التصميم الأساسي للإشارة ذات فجوة الحزمة
مبدأ التصميم الأساسي لمكبر العمليات ذات فجوة الحزمة المرجعية التقليدية هو نفس خصائص المحطات المدخلات الإيجابية والسلبية لنقطة ثابتة التشغيل، مع مواصلة استخدام الترانزستور ثنائي القطب وجود معامل درجة الحرارة سلبية من VBE وجامع الحالية في العمل مختلفة في اثنين VBE الترانزستورات القطبين وجود الخصائص الإيجابية معامل درجة الحرارة، لاستكمال تصميم مصدر التيار الكهربائي ذات فجوة الحزمة المرجعية مع عن طريق تعديل حجم قيمة المقاومة. على أساس 40 نانومتر عملية CMOS، وارتفاع الاستقرار تصميم الدوائر ذات فجوة الحزمة الجهد المرجعية. الرقم 1 هو الدائرة الفعلية للمصدر التيار الكهربائي ذات فجوة الحزمة المرجعية.
1.1 إشارة التحليل الأساسي مخطط الرسم البياني
1، فإنه يمكن أن ينظر إلى الهيكل العام لهذا التصميم، عندما الجهد امدادات الطاقة وفعالة تمكن الإشارة، وفي الحالة التي يكون فيها الفرقة الفجوة مصدر بأكمله إشارة الجهد في العملية العادية، وذلك باستخدام الأدب في الصيغة تحليل الدوائر. حيث انخفاض الجهد عبر المقاوم R1 هو:
منذ BJT الترانزستور VBE (Q1) وجود معامل درجة الحرارة السلبية، عندما VBE (Q1) ما يقرب من 750 بالسيارات، T 300 K لمعامل درجة حرارة سلبي نحو -1.5 بالسيارات / K، VBE ولها معامل درجة الحرارة إيجابي، في في درجة حرارة الغرفة حوالي +0.087 بالسيارات / ، وذلك عن طريق اختيار مناسب قيم المقاومة R1 و R2، واثنين يمكن أن يتم التوصل الى معامل درجة الحرارة الصفر، مما أدى إلى خصائص درجة الحرارة أفضل من الجهد إشارة:
1.2 تحليل الدوائر بدء التشغيل
1، وإدخال إمدادات التيار الكهربائي VDD 2.5 V، عندما EN هو منخفضة، NEN عالية، ENA ثم منخفضة. يتم تشغيل الترانزستور MOS P9 خارج دائرة مكبر للصوت التشغيلية، أي، لا التحيز الحالي، ومنذ الترانزستور MOS تشغيل N3، N4 على، مما تسبب في N5، N6 الأرض، باختصار هو أن كلها دائرة مكبر للصوت التشغيلية هي معطلة. منذ تشغيل P3، يتم سحب أف ب (التغذية الراجعة) إشارة إلى VDD، التي هي مرتفعة، P11 على الدولة، P10 مرتفع منذ كان NEN قبالة، N2 على الدولة، VDD، وVSS لا مدارة قصيرة. منذ بوابة N1 هي مدخلات لVREF فتح القائمة المنسدلة مستويات NEN VSS، والجهد الناتج منخفضة، ولا عمل، يتم تشغيل الأساسية والتحيز مرجع مصدر في الوقت الراهن التشغيلي مكبر للصوت V +، حلبة العرض الخامس قبالة. عندما EN عالية، NEN منخفضة، وENA عالية. يتم تشغيل الترانزستور MOS P9 على، والسماح لتدفق الحالية في مكبر للصوت. عندما استقر الحالية، من خلال المقاوم R3 لبدء دائرة مكبر للصوت التشغيلية. وفي الوقت نفسه N3، N4، يتم تشغيل P3 خارج، ويمكن الدائرة الأساسية مرجعية تعمل بشكل طبيعي. يتم تشغيل الترانزستور MOS N1 خارج، والسماح الانتاج العادي VREF. إذا en_vbg، وحدة باب envbg_z ذلك إلى أن نقل في حالة مغلقة، حتى لو كانت قيمة الانتاج العادية VREF، VBG إشارة الناتج النهائي هو أيضا قيمة الجهد على مستوى منخفض. الدائرة بداية يزيد من الدائرة نفسها الاستقرار والخطأ والتسامح، للحد من استهلاك الطاقة من DAC، أيضا دورا مساعدا.
1.3 OPAMP تحليل الدوائر الفعلية الرسم البياني
OPAMP الدوائر الفعلية هو مبين في الشكل 1، والتي في التشغيل العادي، في عمق الدولة ردود فعل سلبية، أي الفولتية المدخلات الإيجابية والسلبية فرضت على طرفي في نفس الإمكانات، في مصدر فجوة الحزمة المرجعية الجهد هو الاستخدام الكامل هذه الخاصية من مكبر للصوت التشغيلي لتحقيق درجة حرارة مستقل الناتج الجهد فجوة نطاقها . هذا هو تكوين الدوائر نموذجية من الامبير المرجع اثنين، P5، P6 وN5، N6 وP9، وتكوين R3 من المرحلة الأولى، N7، N8، وP7، P8MOS أنابيب للمرحلة الثانية. حيث P9، N3 وN4 للتبديل، وهذا التشغيلية الضوابط مكبر للصوت الدولتين العمل، وعندما يتم تشغيل P9، يتم إنشاء التحيز الحالي من خلال المقاوم R3. N3، N5 في مكبر للصوت الدولة OFF غير التشغيلي. عند المدخل VDD المحطة هو 2.5 V، وقد تم اختبار مكبر للصوت التفاضلية ومكاسب بلغت 67.8 ديسيبل، لتلبية متطلبات التصميم.
2 المحاكاة والتصميم
2.1 تخطيط وظيفة المحاكاة نتائج التحليل
قبل وبعد تستند تخطيط الدوائر الفعلي والمحاكاة في 40 نانومتر عملية CMOS، ومحاكاة الدوائر باستخدام الإيقاع. انشاء حلبة اختبار مختلفة لاختبار معايير مختلفة، برامج المحاكاة إعادة شبح ، وهما على مدار الساعة إشارة التحكم نقل بوابة en_vbg، تم تعيين envbg_z بحيث يكون منخفضا وانتقال عالية بوابة دولة مفتوحة، تم تعيين إشارة EN إلى مستوى منخفض للتمكين، يمكن أن تجعل أمبير المرجع وحدة PTAT يمكن أن تعمل بشكل صحيح. مدخلات مصدر التيار الكهربائي هو 2.5 V، VSS مدخلات 0 V، وقد تم اختبار VDD الحال في كل وحدة تعمل بشكل طبيعي، التيار 156 0.74 أمبير، والجهد الناتج هو 1. 184 V، وقت البدء هو 0.5 ميكرو ثانية.
كما يتبين من الشكل 2 الجهد امدادات الطاقة من 2.5 V، والتغير في درجة الحرارة في الناتج الجهد مع الشخصية درجة الحرارة تتغير خطيا في نطاق -15 ~ 75 . النتائج المتحصل عليها من البيانات محاكاة محاكاة عن طريق معامل درجة الحرارة الانجراف تحسب كما 8،7 10-5 / .
وكما يتبين من الشكل (3) عند درجة حرارة درجة حرارة الغرفة، في الترددات المنخفضة وPSRR هو -85 ديسيبل، وتظهر النتائج وجود فجوة الحزمة الجهد إشارة الجهد مصدر جيدة خصائص مثبطة.
عملية 40 نانومتر قواعد التصميم، وتخطيط الرسم هو مبين في الشكل (4)، لأوسع قناة MOS الترانزستور باستخدام بنية بين الأصابع تعادل من أجل الحد من تأثير بسبب القيود العملية على أداء الدائرة؛ لمرجع أمبير التفاضلية تخطيط الرسم، من أجل الحد من قدرته مساهمة تعويض الجهد، والهيكل العام بشكل متناظر، من أجل الحصول على أفضل مباراة، وقد تم تعديل تخطيط الترانزستور ثنائي القطب 9، وإضافة بعض الأجهزة في جميع أنحاء الترانزستور MOS الظاهري.
2.2 مقارنة مع غيرها من الوثائق والمعلمات تحليل
وكما يتبين من الجدول 1 من هذا القانون مع مزايا وعيوب المقارنة المرجعية في الأدب، ووضع غير مؤات من حيث استقرار درجات الحرارة في هذه الوثيقة، وخاصة، لا يزال هناك العديد من المشاكل، بل معامل درجة الحرارة إيجابي وإلى تحسين وزن الدائرة معامل درجة الحرارة السلبية، وجود قيمة مرجعية معينة من الرفض امدادات الطاقة.
3 الخاتمة
ووفقا دقة مرجعا يجب أن يكون أفضل من DAC المواصفات دقة التصميم. وباستخدام ردود الفعل السلبية مرآة الحالية المبدأ الأساسي للحصول على الاستقرار العقلاني حالة تصميم PTAT الدوائر الحالية، ودرجة عالية من الدقة والحصول على سريعة بداية CMOS فجوة الحزمة المرجعية الجهد وفقا لمبادئ التصميم من مصدر التيار الكهربائي ذات فجوة الحزمة المرجعية. وفي الوقت نفسه، في منطقة تخطيط الدوائر، والأداء، في حين تلبية متطلبات مؤشرات DAC، في محاولة للحد من عدد الترانزستورات MOS تستخدم من أجل الحد من المعلمات تخطيط الطفيلية، مثل القضاء على الحاجة لتوليد التحيز الحالي من الترانزستور MOS. وأخيرا الحصول على انتاج التيار الكهربائي المرجعية هو 1. 184 V، بدء وقت 0.5 ميكرو ثانية، فإن نسبة الرفض امدادات الطاقة هي -85 ديسيبل، ومنطقة تخطيط 7531.9 m2، ويمكن دمجها في DAC رقاقة مصدر الجهد فجوة نطاقها إشارة عالية السرعة. يتم تطبيق هذه الإشارة ذات فجوة الحزمة عالية السرعة، وارتفاع القرار للتحويل DA.
مراجع
يانغ Yujun. A سرعة عالية تصميم DA تحويل الدوائر تشنغدو: جامعة العلوم الالكترونية والتكنولوجيا، 2014.
البحوث والتصميم Dingjia بينغ سرعة عالية الدقة من ADC إشارة مصدر الجهد نانجينغ: جامعة جنوب شرق، 2006.
Zhangwan دونغ PSRR عالية ودقة عالية الجهد إشارة تصميم والأمثل تشنغدو: جامعة العلوم الالكترونية والتكنولوجيا، 2011.
شينغ شياو مينغ، Jiancheng تشنغ لى هوى. ومنخفضة الطاقة CMOS دون عتبة فجوة الحزمة مصدر الجهد إشارة الالكترونيات الدقيقة وعلوم الحاسب الآلي، 2015،32 (10): 151 - 154 ، 158 .
Tangjun طويل، داني شياو تشو بن تنغ وآخرون، A عالية الطاقة MOS إشارة الجهد مثبطا نسبة تصميم كامل . الإلكترونيات الدقيقة، 2015،41 (4): 425-428.
تطوير وو رونغ تشانغ يا ني جينغ لي، ودرجات حرارة منخفضة الانجراف عالية PSRR مصدر فجوة الحزمة المرجعية الجهد الجديد تكنولوجيا أشباه الموصلات، 2010،35 (5): 503-506.
فجوة الحزمة مرجعا الجهد Zhouyong فنغ، وارتداء تشينغيوان، بناؤها لى، وما إلى ذلك لCMOSA / تحويل D . الإلكترونيات الدقيقة، 2009،39 (1): 25-28.
آلان هولبيرغ .CMOS التناظرية تصميم الدوائر المتكاملة الطبعة الثانية بكين: الصناعة الالكترونية برس، 2010: 109- 130 .
بي تشاد رضوي النظير CMOS تصميم IC شيان: شيان جياوتونغ جامعة أكسفورد، 2003: 309-319.
تصميم الدوائر ويوي، التناظرية وانغ يي متكاملة والمحاكاة بكين: دار العلوم، 2008.
معلومات الكاتب
فنغ وي شي خوان، Zhaijiang هوى قوه دونغ
جامعة قويلين الاتصالات الالكترونية وتكنولوجيا المعلومات، قويلين، قوانغشى 541004
