无线能量管理芯片的研究与设计

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:scfeiyang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近几年,随着对植入式医疗芯片研究的不断深入,生物信号频段低噪声放大器、低噪声低功耗数模转换器等处理模块已经获得了较大的突破。除了这些研究领域,另一个重要的课题就是无线能量的传输与处理,它的目的是为了解决电池更换与有线传输带来操作上的难度。通过天线采集无线电磁波能量,将其转化为直流电源,实现芯片的可持续性工作。本文对无线能量管理芯片中的相关模块进行研究和设计,实现集成度较高、系统功能较完善的无线能量管理芯片,完成无线能量的转换与管理,从而给负载电路提供高性能的电源电压。论文所设计的无线能量管理芯片主要包括电荷泵整流器(Charge Pump Rectifier,REC)、带隙基准电压源(Bandgap Voltage Reference,BGR)、低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)。针对REC的研究与设计,论文首先分析它与天线之间的等效电路,得出输入信号摆幅与输入带宽之间的折衷关系;再利用电荷守恒原理对REC进行设计流程的总结,并基于本征MOS管实现高效率的整流器。针对BGR的研究与设计,论文对基于亚阈值区MOS管与BJT相结合的改进型结构展开分析,解释了决定工艺稳定度的关键因素并提出相应的提高电源抑制能力的措施。针对LDO的研究与设计,论文分别对LDO和开关稳压器的工作原理进行分析,并详细介绍了LDO中的关断、过压保护、过流保护、过温保护等辅助电路,在此基础上设计环路稳定、高电源抑制比的LDO。论文采用SMIC 0.18μm CMOS工艺对上述各模块和整个无线能量管理芯片进行了电路的设计仿真、版图设计与验证。版图后仿真结果表明,REC整流效率达到60%,改进型BGR静态电流仅为650nA,电源抑制为-60dB@DC、-50dB@500MHz,工艺稳定度在1%。LDO的静态电流为5μA,当最大负载电流为15μA时,效率为66.7%。在空载时电源抑制为-100dB@DC、-50dB@500MHz,在满载时为-55dB@DC、-50dB@500MHz。另外,在温度超过70℃、负载电流超过30μA、输入电压超过2.2V时均能关断电路,实现电路的自我保护。基于以上三个模块设计整个无线能量管理芯片,仿真表明,对应于不同的输入电压,LDO输入电压均能限制在1.8V-2V的安全工作区域,并且将输出纹波降到输出电压的1%以下,实现了低噪声、低纹波的高性能输出。同时,芯片在温度为70℃、负载电流超过30μA时,均能关断芯片实现保护。
其他文献
利用水文地质测绘、钻探及地下水的监测等手段查明了项目所在地的水文地质单元的范围及其水文地质条件,并利用钻孔注水试验得到了相关含水层的渗透系数,在此基础上运用GMS对
随着红外热成像系统在军事领域和民用领域的应用越来越广泛,设计高灵敏度的红外热成像系统显得更加重要。通过对红外探测器自身及硬件处理电路的噪声进行分析,可以看出在选定
以美国匹兹堡煤田为例,介绍了废弃矿井地下水回充、相邻矿井水连通和自流排泄出地表,以致造成河水污染,生产矿井涌水量增加,甚至导致生产矿井水害事故等问题。强调应基于GIS和GPS
论文以《西昆酬唱集》中的作品为例,指出西昆体的特征——“不说破”。分析“不说破”特征在语言修辞上的表现——“转语”、“代语”,指出实现“不说破”的重要的手段——重
本文在阐释了国有企业在内部控制体系建设方面的通病,分析了当前财务制度、内部审计以及决策与监管等方面的问题,进而探讨了通过完善内部控制制度体系、规范企业决策与监管工
激光自混合干涉测量技术,是利用外界反馈光对激光器输出特性的影响而形成的一种新型光学精密测量技术。随着现代光电子技术、光纤通信技术以及传统干涉技术的快速发展,激光自
近些年,随着社会的发展,竞争的需求,各行业的继续教育日益得到重视,而我国继续教育最基础的课程建设仍存在很多亟待解决的问题,不能适应这种发展趋势。探讨将微课建设的理念
通信系统中,通常使用信道编码来提高系统性能。Turbo乘积码(TPC)是一种结构简单而且具有良好的误码率性能和完整的理论推导的编码方法。在实际中得到广泛的应用。现在已经有
随着集成电路的发展,CMOS的工艺进程突飞猛进。栅极长度是半导体制程进步的关键,从早期的0.18微米、0.13微米,进步到90纳米、65纳米、45纳米、22纳米、到目前的iPhone7的A10
新中国70年来,中国共产党在马克思主义中国化问题上积累了丰富的经验。这些经验概括起来就是:解放思想是马克思主义中国化的思想保证;科学运用马克思主义基本原理是马克思主