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用于Class D音频功放中的振荡器设计

作者:时间:2011-03-23来源:网络收藏

  2.3 逻辑控制部分

  触发器的输出CLK和CLK为相位相反的方波信号, 可用来控制MP13、MN11与MP14、MN12的开启和关断。MP14和MN11作为开关管, 其作用相当于图1中的SW1和SW2。MN12和MP13作为辅助管, 其主要作用是减小充放电电流的毛刺,消除三角波的尖冲现象。尖冲现象主要是由于MOS管状态转换时的沟道电荷注入效应所引起的。

  假设去除MN12和MP13, CLK从0跳变到1时,MP14由导通到关闭状态, 同时迫使MP11和MP12组成的电流源瞬间内从饱和区进入深线性区, 并使MP11、MP12、MP13的沟道电荷在极短的时间内抽出, 而这将引起很大的毛刺电流, 从而使A点出现尖冲电压。与此同时, MN11由关断状态跳转到导通状态, MN10和MN9组成的电流层从深线性区转到饱和区, 这三个管子的沟道电容短时间内充电, 同样会引起大的毛刺电流和尖冲电压。同样, 若去除辅助管MN12, 那么, CLK跳变时, MN11、MN10、MN9也会产生大的毛刺电流与尖冲电压。

  虽然MP13与MP14宽长比相同, 但栅极电平相反, 因此, MP13与MP14交替导通。MP13对消除尖冲电压主要起两个作用。一是保证MP11、MP12在整个周期内都工作在饱和区, 以保证电流的连续性, 避免由电流镜所引起的尖冲电压;二是使MP13、MP14构成互补管。这样, 在CLK电压变化瞬间, 一个管子的沟道电容充电, 同时另外一个管子的沟道电容放电, 正负电荷相互抵消, 从而大大减小毛刺电流。同理, MN12的引入也会起到相同的作用。

  2.4 修调技术的应用

  在不同的晶片之间, 不同批次的MOS管的参数会有所不同。在不同的工艺角下, MOS管的氧化层厚度to也会有差别, 相应的Cox也会随之变化, 从而引起充放电电流大小发生偏移, 使的输出频率发生变化。在集成电路中, 修调技术主要是针对电阻、电阻网络(或电容网络)进行修调。采用不同的修调技术可增大或减小阻值(或容值), 从而不同的电阻网络(或电容网络)。

  充 放电电流IB1和IB2主要由电流Iref决定。而Iref=Vdd/2R5。因此, 本选择对电阻R5进行修调,修调网络如图3所示, 图中, 所有电阻阻值均相等。本设计中, 电阻R5的阻值为45kΩ。R5由十个阻值为4.5kΩ的小电阻串联。将A、B两点之间的金属丝熔断可将R5的阻值提高2.5%, 而将B,C之间的金属丝熔断可将电阻提高1.25%, 将A、B和B、C之间的熔丝都熔断, 则可将阻值提高3.75%。这种修调技术的缺点是只能将电阻值调大, 而不能调小。

电阻修调网络结构

图3 电阻修调网络结构

  3 仿真结果分析

  本设计可在CSMC公司的0.5μmCMOS工艺上实现, 并可利用Spectre工具对进行仿真。



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