设计了一种双相位峰值电流模控制、具有大负载能力的降压稳压芯片。通过双相位的工作, 保证了芯片在重载下具有较高的效率。同时, 为了防止在轻载下两个相位的工作引入额外的开关损耗, 提出了一种轻载模式。通过利用电流模控制模式中电压环路内误差放大器产生的控制电压来检测实际负载的大小, 实现相位的切换以及在更低负载下的断续导通降频工作模式。基于035 μm BCD工艺进行仿真设计。仿真结果表明, 在输入电压12 V, 输出电压1 V, 开关频率500 kHz, 最大负载20 A下, 与传统单通道峰值电流模比较, 重载20 A下的效率可以提升3个百分点, 轻载05 A下的效率可以提升10个百分点。

设计了一种14位乘法型D/A转换器。采用高3位温度计编码、低11位二进制编码的分段电流模R-2R电阻网络结构,规避了高分辨率二进制电流模R-2R电阻网络开关尺寸大、版图匹配难度大的缺点。基于混合信号CMOS工艺进行了流片,实测DNL在±0.5 LSB以内,INL在±0.8 LSB以内。该D/A转换器适用于工业控制、仪器仪表等领域。

研究并设计了一种基于差分编码技术的12.5 Gbit/s高速SerDes发射机。该电路由并串转换模块、去加重控制模块和驱动模块组成。驱动模块采用电流模逻辑异或门结构, 动态负载的加入可以在降低功耗的同时实现与传输线的阻抗匹配。首次提出在并串转换模块中加入差分编码电路的解决方案, 以保证原码输出, 从而使数据在发射机内完成差分编解码的过程。后仿真结果表明, 发射机数据传输速度达到12.5 Gbit/s。此时发射机整体功耗为39 mW, 输出总抖动为0.05 UI, 远小于JESD204B标准所要求的0.3 UI。

基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺,设计实现了一种可编程高速宽带分频器电路,分析了分频器实现高频宽带的方法。提出了一种模值可切换的/4/5、/8/9前置分频器结构和CML差分结构的M/A计数器,实现了宽工作频带。实测验证结果表明,该分频器工作频率可覆盖1~10 GHz,整个频带射频输入灵敏度均低于-10 dBm。

提出了一种采用自适应斜坡补偿(ARC)的恒定导通时间控制Buck变换器。引入了两个斜坡电压, 实现对电感电流下降斜率的检测; 通过负反馈环路调节斜坡斜率, 使斜坡斜率跟随电感电流下降斜率的变化。最终斜坡补偿带来的额外极点被固定下来, 以便于补偿设计。在此基础上, 引入瞬态增强电路, 提高了负载阶跃响应速度。在5 V输出电压下, 负载从3 A到100 mA阶跃时, 输出上冲电压减小了150 mV, 恢复时间缩短了10 μs。负载从100 mA到3 A阶跃时, 输出下冲电压减小了130 mV, 恢复时间缩短了12 μs。

提出了一种用于Buck变换器的开关电流型误差放大器(SC-EA)。在Buck结构中, 无需片外补偿即可使系统保持稳定, 节省了芯片面积, 功率密度更高。误差放大器的带宽随开关频率改变而自适应变化, 在高频时仍具有较好稳定性和瞬态响应速度。使用开关电流型误差放大器的谷值电流模COT结构实现了片上频率补偿, 省掉了片外元件, 可实现多路并联均流, 具有较快的瞬态响应速度。采用018 μm BCD工艺进行了电路设计。仿真结果表明, 在6 MHz、1 MHz开关频率下, 选用10 μF、70 μF输出电容即可达到环路稳定, 实现自适应带宽。在6 MHz开关频率下, 上、下阶跃瞬态响应时间分别为63 μs、55 μs; 在1 MHz开关频率下, 上、下阶跃瞬态响应时间分别为277 μs、284 μs。

光纤通信在大数据时代得到广泛的应用，其速度快、带宽大、可靠性高的特点满足了对长距离、大容量信息传输的要求。前置放大器作为光接收器的前端，其性能高低直接影响到整个光接收系统的工作性能。基于SMIC 0.13 μm CMOS工艺，设计完成了一款5 Gbps光接收前置放大器。首先，整体差分式结构可以消除共模噪声的干扰，降低放大器的等效输入噪声。其次，采用共源共栅的输入结构具有低输入阻抗的特点，能有效抑制光电管大电容带来的不利影响。最后，输出级采用电流模逻辑结构，解决了输出增益与带宽之间的矛盾。仿真结果表明，放大器增益达到62 dBΩ，带宽4.7 GHz；等效输入噪声30.1 pA/sqrt(Hz)，眼图迹线清晰，张开度较大，能够满足5 Gbps平衡光探测器通信要求。

针对高清视频信号处理对动态范围大,运算速度快的模数转换器(ADC)的要求, 提出了一种流水线宽带电流型运算放大器。该运算放大器的主放大器采用套筒式增益提高结构,辅助运算放大器用电流型放大器替代。采用电流共模反馈电路调节主运算放大器的支路电流以稳定输出共模电平;采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺设计电路。实验结果显示：辅助运算放大器采用源极输入,减小了信号主通路上的寄生电容,提高了整个运算放大器的电路速度。运算放大器的增益为83.19 dB,相位裕度为61.6°,单位增益带宽为1.6 GHz,功耗为9.3 mW;在满幅度阶跃输入的情况下,输出建立时间小于1.83 ns。将该运算放大器用于高清视频信号的流水线ADC中,实现了170 MS/s,10 bit精度的模数转换。同传统的电压型运算放大器相比,该运算放大器响应速度更快,功耗更低,可满足处理视频信号的要求。

将全球卫星导航系统(GNSS)接收机用于手持移动设备必须降低正交二分频器等大功耗模块的功耗，因此，本文提出了工作于1 V电压以下的正交二分频器。使用提出的正交二分频器可使电路在各工艺角下高速稳定的工作，并大大降低模块的功耗。首先，介绍已有的高速二分频器。接着，计算了所提出结构的直流静态偏置，并对提出的锁存器进行小信号建模和分析。最后，根据小信号模型分析得到的条件和GNSS接收机的应用要求，设计了提出的低功耗结构。实验结果表明：提出的二分频器最高工作频率为6.55 GHz,最低可工作到0.25 GHz，消耗电流为0.8 mA,占用面积为0.014 4 mm2。提出的电路结构在0.13 μm CMOS工艺上实现，可稳定工作于1 V电压下，目前已成功应用于低功耗的移动GNSS接收机中。

基于国内的材料生产和半导体工艺条件,研制了10 Gb/s光电集成(OEIC)光接收机前端,并采用耗尽型赝配高电子迁移晶体管(PHEMT)设计并实现了限幅放大器。光接收机前端组成形式为金属-半导体-金属(MSM)光探测器和电流模跨阻放大器,借助模拟软件SILVACO建立并优化了器件模型,探测器光敏面50 μm×50 μm,带宽超过10 GHz,电容约3 fF/μm。研究并改进了腐蚀自停止工艺并实际应用于OEIC器件制作,芯片面积为1511 μm×666 μm。限幅放大器采用无源电感扩展带宽,并借助三维电磁仿真软件HFSS进行模拟仿真。限幅放大器芯片面积为1950 μm×1910 μm,在3.125 Gb/s传输速率下,分别输入信号幅度为10和500 mV,可以得到500 mV恒定输出摆幅。