【摘 要】
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随着第三代半导体的兴起以及功率电子系统对高压驱动芯片性能的更高要求,隔离型驱动芯片的研究越发重要。隔离型驱动芯片包括发射模块和接收模块,其中前置放大器是隔离型驱动芯片接收模块的核心电路,其功能是接收经过调制的输入信号并进行放大,进而提供输出信号以供后级解调电路还原,其共模瞬态抗扰度、增益、带宽等性能参数直接决定隔离型驱动芯片的整体性能,因此针对前置放大器的研究十分重要。本文分析了dv/dt噪声对前
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随着第三代半导体的兴起以及功率电子系统对高压驱动芯片性能的更高要求,隔离型驱动芯片的研究越发重要。隔离型驱动芯片包括发射模块和接收模块,其中前置放大器是隔离型驱动芯片接收模块的核心电路,其功能是接收经过调制的输入信号并进行放大,进而提供输出信号以供后级解调电路还原,其共模瞬态抗扰度、增益、带宽等性能参数直接决定隔离型驱动芯片的整体性能,因此针对前置放大器的研究十分重要。本文分析了dv/dt噪声对前置放大器干扰的物理机理,说明了传统前置放大器由于dv/dt噪声引起的输出信号异常,因此无法保证在高dv/dt噪声干扰下芯片工作稳定。对此本文通过设计高压电容充电电流补偿电路、第二级放大器尾电流补偿电路以及交叉耦合共栅放大器电路,从而消除dv/dt噪声对前置放大器的影响,增强了前置放大器的共模瞬态抗扰能力,解决了传统前置放大器因dv/dt噪声而产生的输出异常。此外,本文针对前置放大器较高工作频率及较大增益的要求,通过设计小信号感性负载电路以及源极负阻负反馈电路优化前置放大器的高频增益带宽特性,从而实现前置放大器对高频输入信号的有效放大。本文基于CSMC 0.18μm BCD工艺对高性能解调模块前置放大器进行电路实现,并进行了电路功能仿真以及放大器共模瞬态抗扰度、增益带宽等性能参数的仿真,最后对设计的前置放大器进行版图设计和后仿验证。后仿结果表明,在最坏情况下,即ss 125℃工艺角条件下,放大器共模瞬态抗扰度不小于100V/ns,在1GHz工作频率下增益为22.39d B,相位裕度为48.8°,达到了设计指标要求。
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