半导体温度传感器研究进展综述

半导体温度传感器体积小、功耗低,且能与其他外围控制电路集成在同一芯片上,其应用领域广阔。评述了各种半导体温度传感器的基本实现方式、发展现状,总结了现有各种设计方法中的关键技术及其存在的问题和改进方向。     

低功耗模糊控制器的CMOS模拟电路实现

为了解决软件实现的模糊控制器速度低的问题,研制了模拟电路实现的模糊控制器.设计了以下单元电路: 结构精简的新型Z型、 Gauss型和S型隶属度函数电路、电流模求小电路和一种不需要除法器的重心法去模糊电路.以此构造的两输入一输出9条规则的零阶TS模糊控制器已在无锡上华0.6 μm CMOS工艺下制造.测试结果表明: 在±2.5 V的工作电压下精度为±3.5%, 功耗仅为3.5 mW, 模糊推理的速度是0.67×106 s-1.该控制器在功耗、精度和面积上有优势,可用于实时控制.     

一种实用模糊控制器的研制

针对一个磁场中悬浮金属小球的控制问题，设计了有两输入一输出和九条规则的模糊控制器。控制器采用了一种新的模糊化和去模糊方法，它克服了通常的模糊化方法中由于把精确量分等级而带来的信息损失。模拟结果表明模糊控制与常规 Ｐ Ｉ Ｄ 方法相比，具有过渡时间短、超调量小和稳定性好的特点。用 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ电流型电路进行了设计，并用改进型 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ工艺流水，结果表明该电路较好地达到了设计要求。全部电路近 ３００ 个 Ｍ Ｏ Ｓ管，面积为 １１ ｍ ｍ ２， 功耗为１０７ ｍ Ｗ 。     

新结构重心法去模糊单元电路设计

为解决模糊控制器电路设计中的去模糊运算问题,提出了一种数模混合电路实现的模糊控制器去模糊运算单元电路设计。通过对折叠型G ilbert乘法器电路作适当的扩展,提出了多路乘法器的设计,实现了多个输入电压与一个共同的乘数电压的乘法运算,并应用该多路乘法器和运算放大器设计了归一化激活度计算电路。应用归一化激活度计算电路和加权求和电路组成了该新结构的去模糊单元电路。采用无锡上华0.6μm混合信号工艺参数设计完成。H sp ice模拟结果表明该单元电路可以完成去模糊运算工作,并作为子单元电路应用于模糊控制器的VLS I实现。     

基于△V_(GS)权重的CMOS恒压源

针对全CM O S结构制作恒压源方法中存在的功耗过大问题,提出了一种利用CM O S亚阈值特性的恒压源制作方案。该电路基于NM O S和PM O S处于饱和区工作时,两者的栅源电压随温度变化权重不同的原理,将其作相关运算,得到温度系数极低的恒压输出。基于M O S管亚阈值特性产生的电路模块中的偏置电流很小,导致功耗仅50μW。采用中芯国际0.18μm数模混合工艺制造了该电压源结构,测试结果显示,在21~110℃的温度范围内,电路的温度系数达到了2.5×1-0 5/℃。当电源电压达到1.4 V以上时,电路就可以正常工作,且其电源电压抑止比为-57 dB。     

基于ΔVGS权重的CMOS恒压源

针对全CMOS结构制作恒压源方法中存在的功耗过大问题,提出了一种利用CMOS亚阈值特性的恒压源制作方案.该电路基于NMOS和PMOS处于饱和区工作时,两者的栅源电压随温度变化权重不同的原理,将其作相关运算,得到温度系数极低的恒压输出.基于MOS管亚阈值特性产生的电路模块中的偏置电流很小,导致功耗仅50 μW.采用中芯国际0.18 μm数模混合工艺制造了该电压源结构,测试结果显示,在21～110 ℃的温度范围内,电路的温度系数达到了2.5×10-5/℃.当电源电压达到1.4 V以上时,电路就可以正常工作,且其电源电压抑止比为-57 dB.     

双MOS晶体管等效电阻

用两个源端接地、漏端接在一起的ＭＯＳ管，使其分别工作于饱和区和非饱和区，可组成等效电阻，即用有源器件实现了电阻的功能。模拟及测试结果表明，当工作电压在１～４Ｖ范围内时，阻值变化在５％以内。双ＭＯＳ管电阻实际上是对单ＭＯＳ管线性区电阻的补充和改进，结构简单，阻值从１ｋΩ到几十ｋΩ且易于调整，采用标准ＣＭＯＳ工艺制作。     

组合径向基函数神经网络的硬件实现

为了提高径向基函数(RBF)神经网络的泛化能力,提出了一种组合径向基函数神经网络,并通过对英文字母的识别进行了仿真验证。基于CMOS电路设计了该组合径向基函数神经网络,所有单元电路均采用HJTC 0.18μm CMOS数模混合工艺设计制造。通过PCB板实现了一个2×3的组合RBF神经网络,并对"一"和"1"的识别问题进行了验证。实验结果表明:该组合RBF神经网络电路结构简单,便于扩展和调节,提高了整个网络的泛化能力,为硬件实现更为复杂的组合径向基函数神经网络提供了可能。