基于脉宽收缩和累积寄存器的片上时钟抖动测试电路

本文提出一种基于脉宽收缩和累积寄存器的片上时钟抖动测试电路,用于监测片上时钟信号的抖动,测量精度可达到亚门级.该测试电路是由脉宽收缩环路、累积寄存器、异或阵列、计数器和控制电路组成的.以环形方式连接脉宽收缩单元,可减小由于工艺波动带来的影响,节省面积开销.在监测模式下,累积寄存器同时记录多个时钟周期脉宽的测量结果,并以数字序列码的形式输出,能够直观地显示时钟的抖动.该电路是采用65 nm CMOS工艺设计的,仿真结果表明该电路可测量数GHz的时钟信号,测量精度为1 ps.     

一种动态CMOS逻辑电路中互连线网的功耗估计方法

提出并证明了一种简便、快速的功耗估计方法: 通过加入异或门将动态CMOS逻辑电路中的耦合电容变为接地电容, 变换后的电路与原电路具有完全相同的功耗, 从而可以采用现有的门级功耗估计工具求得整个电路的功耗. 考察了在已知节点信号概率和节点信号间相关系数的条件下, 通过相关系数法得到互连线网功耗的方法. 可以证明, 两种方法是等价的, 即加入异或门可以隐含地保证信号的相关性, 并且去耦过程毫无精度损失. 最后, 通过加入更复杂的逻辑电路, 还可以将静态CMOS电路去耦, 从而可以利用传统的动态电路的节点概率方法求出静态电路的功耗.     

一项值得重视的低压低功耗超高速集成电路技术--TFSOI技术

本文详细地分析了薄膜SOI器件的特性并指出该器件的许多特性是其固有的。这些特性使得SOI技术对于高可靠、低压、低功耗、高速系统具有极大的吸引力。同时,该技术也适用于千兆位DRAM、片上系统、以及抗辐射加固电路、微电子机械系统、模拟／混合信号电路、智能功率集成电路、便携式通讯系统、高温电子学和量子器件等。因此,SOI技术可能成为21世纪最具竞争力的半导体集成电路技术。     

平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管

首次提出并制作了一种全新的平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管，该器件垂直于沟道方向的电场Ez为一非均匀场。理论计算，TCAD三维器件仿真以及实验结果均表明，通过改变该器件其中任何一个栅极偏置电压，能够得到可以调节的输出特性（增益系数）及转移特性曲线，可以很方便地调节器件的阈值电压及亚阈值摆幅，并具备低功耗特点。这为电路的设计及器件制作提供了更多的灵活性，既可以简化电路的设计，又可以降低MOS集成电路制造工艺的复杂程度。平面分离双栅金属氧化物半导体场效应晶体管制作工艺与目前常规的CMOS工艺完全兼容。     

用于光通信与互连、集成差分光电探测器的标准CMOS全差分跨阻放大器

基于标准CMOS技术,提出和研究了一种用于光通信与光互连、集成差分光电探测器的全差分跨阻放大器(TIA).为实现全差分特性,提出了一种新型全差分光电探测器,其作用是将入射光信号转换成一对全差分光生电流信号,并保证电路结构和模型的全差分对称性.理论分析和仿真结果均表明:与常规的、集成光电探测器的差分跨阻放大器相比,该全差分跨阻放大器的带宽更高,灵敏度也同时被提高一倍.基于该集成差分光电探测器的全差分跨阻放大器,采用特许3.3V,0.35μm标准CMOS工艺设计和制造了一种单片全差分光电集成接收机.其跨阻增益为98.75dBΩ,从1Hz至-3dB频率点间的等效输入积分噪声电流为0.334μA.该光接收机采用了单一的3.3V电源;跨阻放大器与限幅放大器的总功耗为100mW;50Ω输出缓冲器的功耗为138mW.对于850nm的入射光、-12.2dBm的峰峰光功率和231–1位伪随机二进制序列输入信号,该光接收机达到了1.1GHz的3dB带宽和1.6Gbit/s的数据率.     

改进的CMOS工艺功率放大器设计

本文提出了一种改进的二阶功率放大器的设计,改进的措施主要包括设计无源螺旋形电感、合理运用Cascode电感接入、改进偏置电路的设计.仿真结果为：在P1 dB点,Pout为18 dBm,输入输出匹配的情况下,5.2 GHz的功率增益为30 dB,1 dB压缩点的PAE为16%,输出三阶交调点IP3是26.8 dBm,静态工作电流为252 mA.上述结果表明,改进的功率放大器各项性能指标达到设计的要求.采用TSMC 0.18μm CMOS工艺元件库,应用Cadence软件画出功率放大器电路的版图.上述工作对射频电路的设计有一定的参考价值.     

一款用于多媒体处理的异构多核系统芯片的可测试性设计

随着集成电路工艺的发展,系统芯片（SoC）集成已成为超大规模集成电路的主流设计方法.SoC设计具有强调自顶向下设计、突出设计重用性、重视低功耗的特点,给集成电路的可测试性设计带来了严峻的挑战.本文针对一款用于多媒体处理的异构多核系统芯片DPU-m,提出了一套完整的可测试性设计方案,支持3种工作模式：功能模式、存储器内建自测试模式以及扫描测试模式,并进行了设计实现和评估.针对逻辑电路的可测试性设计,采用自顶向下的模块化设计思想,提出并实现了一种分布式与多路选择器相结合的测试访问机制,实验结果表明,DPU-m逻辑电路单固定型故障的测试覆盖率为98.58%,满足设计方要求;针对实速时延测试的需求,设计并实现了基于片上时钟生成器的时钟控制单元,可在片上支持不同时钟域、6种时钟频率的实速时延测试;针对存储器电路的自测试,设计并实现了串并行结合的存储器内建自测试结构,在最大测试功耗的约束下有效地减少了测试时间;进一步设计了顶层测试结果输出电路,满足了设计方要求的诊断分辨率,若以100 MHz的频率进行测试,测试时间为14 ms.     

基于FPGA和USB的数据采集系统设计

以逻辑器件FPGA和USB2.0芯片CY7C68013为核心,设计了4路模拟输入、12位数字精度、每路模拟输入采样速率均为250 kBPS的数据采集系统.该系统能够在板卡上实现信号的采集及前端处理,并能通过USB总线与上位机通信.实现数据的存储、显示及后端处理.在数据采集与传输模块的设计中,给出了数据采集和传输的原理图及其电路的详图,详细的介绍了FPGA在数据采集系统中的实现过程.     

面向晶体管级广义门电路的PTM可靠性计算

不精确的广义门电路可靠性映射到门级或高层应用时误差容易因规模效应等而被过度放大导致结果不可靠.本文选择了在门级电路可靠性精确评估中得到有效验证的PTM模型用以精确计算晶体管级广义门电路的结构可靠性;分析了晶体管级广义门电路结构的逻辑抽象并转换成了功能一致的门级电路结构的逻辑抽象形式;提取了电路各组成单元的故障点及主要故障模式,并构建了与之相对应的面向故障的概率转移矩阵;依据各组成单元间的串并联特点,在有考虑输入信号故障的情况下,通过门级PTM方法的运算法则计算得到了晶体管级广义门电路的结构可靠性.在典型的CMOS广义门电路上的实验结果验证了本文所提方法的有效性,还分析了广义门电路的可靠性与其各主要类型故障之间的关系,并获得了一些有意义的结果.     

PCR仪中TEC模块的PWM功率驱动装置设计

本文针对PCR仪温控系统中TEC模块的驱动要求,设计了其PWM功率驱动装置。以SG3525A为核心设计了PWM信号产生电路,采用功率模块MSK4226实现PWM信号功率的放大,设计了低通滤波器和保护电路,并采用MSP430单片机对功率驱动装置进行控制。测试结果表明此PWM功率驱动装置很好地满足了所用TEC模块的驱动要求。应用本功率驱动装置的PCR仪取得了较好的温度控制效果：升温速率〉2．2℃／s,降温速率〉1．8℃／s,｜稳态误差｜〈0．20℃,超调量〈1．0℃。     

基于忆阻器实现多样化STDP学习规则的突触电路设计

忆阻器作为一种具有记忆效应的非线性电路元件,它受到电流刺激后的电导变化与人脑中神经突触的权重变化类似,可用于模拟人脑学习、记忆过程中的突触行为.本文提出了一种基于忆阻器所搭建的突触电路,包含了由运放、逻辑门、模拟开关等器件构成的增强模块和抑制模块,以及由忆阻器和模拟开关构成的忆阻突触模块.通过对增强和抑制模块输入直流脉...     

数字电路的开关级设计理论

在分析数字电路传统设计理论中存在问题的基础上，提出了应用开关变量与信号变量两者来分别描军数字电路中内部元件的开关状态及电路信号，并由此出发建立了开关－信号理论。根据ＣＭＯＳ电路的工作原理，发展了与之相关的开关级设计技术。     

时变能量网络建模与分析

不同类型的能源系统通过能量转换设备(感应电动机、离心泵等)相互耦合,研究能源系统的动态特性及其仿真方法对综合能源系统优化设计及性能分析具有重要的实际意义.为对时变能量网络进行建模和分析,本文从能量本质的角度出发,通过深入探讨能量传递及转换机理,分别建立时变传递线(管)路和能量转换设备的能量网络等值模型.在时变能量网络模型的基础上,提出通过构建时变能量网络方程(包括状态方程和输出方程)对综合能源系统的动态特性进行建模仿真的分析方法,最后通过具体算例对本文所提分析方法的有效性及实用性进行验证.本文的研究内容为时变能量网络的建模、分析、优化及规划奠定了基础.     

一种提高高峰均比系统中放大器功效的方法

为了解决高峰均比系统中放大器功率效率低的问题,达到高功效、低能耗的目的,本文提出一种信号分解放大技术.利用信号分解算法,将高峰均比信号分解为多个低峰均比支路信号,并行线性化处理并放大传输,达到降低支路信号峰均比,同时提升放大器功率效率的目的.仿真表明,该方法可以有效地提高高峰均比系统中的放大器功率效率.     

基于栅极信号的功率器件老化特征分析

本文研究栅极动态信号在功率器件故障预测上的应用.首先介绍了功率器件栅极动态信号反映的相关失效机制,并分析了栅极动态信号的老化特征及影响因素.提出了老化特征提取方法,选定动态过程时间,动态过程面积比率作为老化特征.使用降频错位采样的方法还原高频采样下计算的老化特征,降低利用动态信号进行故障预测的采样频率,以提高方法可行性.通过NASA公布的数据集进行实验验证,提取的老化特征明显,降频采样达到了预期效果.     

双绕组多相高速整流异步发电机系统的分析

在分析和定量计算双绕组多相高速整流异步发电机电流谐波和磁势谐波关系的基础上，提出了把发电机系统分成两个子系统分别进行分析计算的新思路．对十二相功率绕组与整流负载系统采用电路分析方法，用基于电路拓扑理论的回路电流法列写网络方程，求解过程中定步长和变步长联合使用，解决了计算结果的稳定性问题，得出了功率绕组电压、电流及其基波分量．对定子双绕组与实心鼠笼转子系统采用电磁场分析方法，电磁场有限元和多变量优化法迭代相结合求出了控制绕组电流和定子频率．计算结果和实验结果吻合，说明了所提方法的有效性和准确性．     

基于嵌入式技术的表面肌电信号数据采集系统的设计

介绍了一种基于嵌入式技术的数据采集系统的设计。该系统包括硬件和软件两部分。硬件主要由微处理器芯片SEP4020、前置放大处理电路、AD转换芯片、USB接口芯片等组成。软件采用操作系统μC／OS—II和虚拟仪器（VI）。在设计表面肌电信号前置放大处理电路时，对嵌入式实时操作系统μC／OS—II的移植和虚拟仪器的结构进行了重点分析。结果表明，此数据采集系统具有很好的实时性，能够完成对信号的分析、处理、显示。     

简单导联的非侵入便携式胎儿心电监护系统研究

提出并验证了一种简单导联方式实现的非侵入便携式胎儿心电监护仪的设计方案:以仪表放大器AD8220为核心,构建了母体胸导心电信号和腹壁混合信号的调理电路;通过AD7658实现A/D转换;然后将所得数字信号送入DSP芯片TMS320F28335,井通过USB通信模块CP2101将得到的心电信号数据传送到PC机。设计出了基于径向基函数的神经网络模块;提取出清晰的胎儿心电信号;调用绘图函数实现信号的实时显示。     

基于改进变步长电导增量法的光伏阵列最大功率点跟踪

针对目前变步长最大功率跟踪在复杂光照条件下的振荡问题,结合二分法查找原理,提出了一种改进的变步长电导增量法。采用boost电路作为阻抗匹配装置,此电路占空比大小与系统输出功率相对应。最大功率点附近的工作点对应的占空比。是一组有序数据。对该组数据使用二分法查找,搜寻到最大功率点所对应的占空比,以实现最大功率的跟踪。仿真结果表明,提出的算法能够有效地抑制变步长跟踪过程中的振荡。与常见的变步长算法相比,改进算法更易实现,且具有更强的适应性。     

祝融号火星车热控系统设计与验证

低温、弱光照、低密度风场火面环境对祝融号火星车热控设计与验证提出严峻挑战.祝融号火星车热控设计采用"开源节流"思路,构建了基于火面太阳能原位利用技术的太阳能光-热转换与蓄能系统,及基于纳米气凝胶隔热技术的组合隔热系统,解决了无核源供热条件下火星车保温用能源供给及系统保温设计难题.采用以热分析仿真为主验证热设计的思路,开...