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研究生:王鴻展
研究生(外文):Hung-Chan Wang
論文名稱:低電源雜訊電路之應用與積體化直流對直流電源轉換器之研製
論文名稱(外文):Application of the low power supply noise circuit and implementation of integrated DC-DC power converter
指導教授:蘇景暉陳建中陳建中引用關係
指導教授(外文):Juing-Huei SuJiann-Jong Chen
學位類別:碩士
校院名稱:龍華科技大學
系所名稱:電子系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:189
中文關鍵詞:接地彈跳串音振盪器切換式轉換器
外文關鍵詞:Ground bouncecrosstalkoscillatorswitching converter
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摘要
論文名稱:低電源雜訊電路之應用與積體化直流對直流電源轉換器之研製 頁數:189
校所別:龍華科技大學 研究所:電子所
畢業時間:九十四學年度第二學期   學位:碩士
研究生:王鴻展 指導教授:蘇景暉、陳建中 博士

PART I
  在高速數位和類比電路中準確的預測上升時間、時間延遲、接地彈跳、串音和回響是很重要的,接地彈跳雜訊的發生與接地導線和瞬間電流的變化率成正比:VL =L*di/dt。
  本論文中運用電流源的方式,使電路系統之輸入電流為定值,因此有效的抑制電源雜訊,本論文使用台積電0.35µm 2P4M 互補式金氧半製程作模擬與設計,並且應用基本環型振盪器、差動低電源雜訊振盪器、雙電流差動低電源雜訊振盪器等電路作驗證。本論文進一步將此方法應用於類比數位混合電路系統中,進而克服目前類比電源與數位電源必須獨立分開的想法,且模擬單電源系統之六位元快閃式類比數位轉換器電路。

PART II
本論文的第二部份是針對低電源電子系統所需要的切換式直流電壓轉換器提出設計與實現,這個切換式轉換器在穩態時有很小的輸出電壓漣波,並且在負載突然改變時有較快的暫態響應。
本論文中所提的切換式轉換器的控制電路是採用脈波寬度調變電路,其主要的原理是根據回授的機制來達成將輸出電壓固定在一個所預期的數值而不會受到負載的差異影響來造成改變,在控制上需要輸出電壓與輸入參考電壓作比較,進而控制脈波寬度調變電路的輸出工作週期,使輸出電壓快速的穩定,所以它非常適合於可攜式電子糸統產品來使用。
此切換式轉換器內包含了能隙參考電壓、誤差放大器、電流鏡電路、唯電晶體脈波寬度調變電路、驅動電路及非重疊電路,此晶片是使用台積電0.35µm 2P4M 互補式金氧半製程來實現,而其他相關的詳細效能將會在接下來的章節中描述。
ABSTRACT
Title:Application of the low power supply noise circuit and implementation of integrated DC-DC power converter
Pages:189
School:Lunghwa University of Science and Technology
Department:Electronics Engineering
Time:Second semester of 94 school year Degree:Master
Researcher:Hung-Chan Wang
Advisor:Dr. Juing-Huei Su ,Dr. Jiann-Jong Chen

PART I
In high-speed digital and analog circuits, the accurate predictions of rise time, time delay, ground bounce, crosstalk and reflection are very important. Ground bounce noise is proportional to the rate of change of current, and the parasitic inductance of the ground lead between the power source and load. One can describe the power bounce and ground bounce noise as VL=L*di/dt.
In this thesis, since we use constant current source as input current of proposed circuit systems, it can suppress the power supply noise. These circuits are implemented with TSMC 0.35μm 2P4M CMOS processes. The basic ring oscillator, differential low power supply noise oscillator, and double current to differential low power supply noise oscillator are redesigned to verify the idea. The idea can also be applied to mixed-mode circuits. It is also validated by redsigned a six-bit analog to digital converter circuit with single power supply.

PART II
In the second part of this thesis, a concept about the design and implementation of a DC to DC switching converter for low supply voltage electronic system is proposed. This switching converter has some characteristics, which are low output ripple in steady state and fast transient response as the load suddenly changed.
In this thesis, the control circuit of the switching converter is based on the structure of the pulse width modulation control method. The principle is according to the mechanism of feedback theory to fix the output voltage with a desired value without variation of load current. We must compare the difference between the output voltage and the input reference voltage and then control the duty cycle of the pulse width modulation circuit to obtain the fast stabilization of the output voltage. The proposed circuit is suitable for the portable applications of electronic system.
The converter consists of bandgap reference, error amplifier, current mirror circuit, transistor only pulse width modulation circuit, driver circuit and non-overlapping circuit. The chip is implemented with TSMC 0.35µm 2P4M CMOS processes. The performance of proposed circuit will be described in the following chapters.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 III
誌謝 V
目錄 VII
表目錄 XI
圖目錄 XIII
PART I 1
第一章 緒論 3
1.1 相關研究發展現況 3
1.2 研究動機與目的 4
1.3 論文之架構 6
第二章 接地彈跳雜訊 7
2.1 電源雜訊的影響 7
2.2 晶片封裝 8
2.3 接地彈跳雜訊 9
2.4 消除電源彈跳雜訊 13
2.4.1 旁路電容器 13
2.4.2 定電流方式 16
第三章 振盪器概論 19
3.1 一般性考慮 19
3.2 環形振盪器 21
3.3 電壓控制振盪器 29
第四章 振盪器之實現 33
4.1 基本環型振盪器 33
4.1.1 基本反相器電路 33
4.1.2 基本環型振盪器 34
4.1.3 基本環型振盪器分析 37
4.2 低電源雜訊電路一 39
4.2.1 差動低電源雜訊反相器電路 39
4.2.2 差動低電源雜訊振盪器電路 41
4.2.3 差動低電源雜訊振盪器電路分析 43
4.3 低電源雜訊電路二 45
4.3.1 雙電流差動低電源雜訊反相器 46
4.3.2 雙電流差動低電源雜訊振盪器 48
4.3.3 雙電流差動低電源雜訊振盪器分析 51
第五章 快閃式類比數位轉換器 55
5.1 快閃式類比數位轉換器 55
5.2 比較器 57
5.3 泡沫錯誤 59
5.3.1 泡沫錯誤的偵測 59
5.3.2 泡沫更正電路 61
5.3 編碼器電路 62
5.4 六位元類比數位轉換器之模擬結果 64
第六章 電路佈局與量測結果 71
6.1 電路佈局 71
6.2 電路量測 73
6.3 量測結果 77
6.3.1 基本環型振盪器量測結果 77
6.3.2 差動低電源雜訊振盪器量測結果 83
6.3.3 高頻雙電流差動低電源雜訊振盪器量測結果 89
6.3.4 低頻雙電流差動低電源雜訊振盪器量測結果 96

PART II 103
第一章 緒論 105
1.1 相關研究發展現況 105
1.2 研究動機與目的 106
1.3 論文之架構 106
第二章 電源管理電路簡介 107
2.1 切換式降壓型轉換器之基本原理與操作 107
2.1.1 降壓型轉換器連續導通模式之穩態分析 109
2.1.2 降壓型轉換器邊界模式 114
2.1.3 不連續導通模式之穩態分析 115
2.2 電源轉換器各項效能及穩定度的定義 119
2.2.1 效率 119
2.2.2 負載穩定度 120
2.2.3 電源穩定度 120
2.2.4 負載暫態響應 120
第三章 切換式降壓型直流對直流電源轉換器電路之研製 123
3.1 直流對直流轉換器操作原理 123
3.2 系統分析探討 124
3.3 電路之設計 128
3.3.1 脈波寬度調變電路之設計 128
3.3.2 電流鏡電路設計 132
3.3.2.1 基本電流鏡 133
3.3.2.1 疊接電流鏡 135
3.3.3 迴授補償電路設計 138
3.3.4 非重疊電路 139
3.3.5 驅動電路 141
第四章 電路佈局與量測結果 145
4.1 電路佈局 145
4.2 晶片量測 147
4.3 量測結果 151
結論 159
未來工作 161
參考文獻 163
論文發表 167
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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