高性能电荷泵:优化静态与动态匹配特性

1 下载量 144 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 254KB PDF 举报
本文介绍了一种高性能电荷泵(Charge Pump,CP),其核心特征在于显著提升了静态和动态匹配性能。设计者Haibin Shao、Ke Lin等人,来自北京大学深圳研究生院集成微系统实验室,通过采用伪级联结构和 bulk-biasing 技术,实现了宽电压范围内的高等效输出阻抗,确保了在各种工作条件下的稳定性和效率。 首先,伪级联结构有助于降低噪声和失真,通过分段处理输入信号,提高了输出电流的精度和一致性。这种结构减少了静态失配的影响,使得电荷泵在不同工作条件下都能保持较高的精度。Bulk-biasing技术则进一步优化了电源管理,通过调整基区偏置来增强输出电压的控制能力,增强了动态响应速度。 作者对电荷泵的开关机制进行了深入分析,为了减少电流切换时的耦合效应,他们在电路中加入了MOS管,有效地降低了导通时间,从而提高了整体的能源效率。同时,额外添加了一个放电路径,加快了关断过程,确保了快速的动态响应特性。 该设计在SMIC 130纳米CMOS工艺平台上得以实现。模拟结果显示,即使在供应电压、温度等参数变化下,电荷泵的最大静态失配仅达到0.37%,显示出极高的静态匹配性能。此外,输出锁相环路(VCO)控制电压的峰峰值仅为1.97毫伏,表明了出色的动态稳定性。在输出信号中,参考噪声级别达到了惊人的-73.1分贝,这是对低噪声设计的有效证明。 这项研究不仅提升了电荷泵的基本性能,还兼顾了低失真和高速度的需求,对于在各种应用中,如数据转换、信号处理和无线通信等领域中的高性能电子系统具有重要意义。这种高性能电荷泵的设计方法和技术对于推动现代电子设备的小型化、高效能以及信号处理质量的提升具有深远影响。
2024-11-29 上传