基于动态亚阈值的延迟型PUF电路设计

物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)电路能有效抵御侵入式物理攻击,但随着芯片集成度以及物联网技术的不断提高,模型攻击、有限能耗预算等不仅严重威胁PUF电路的安全性,而且限制PUF电路的能效。通过对PUF电路以及亚阈值逻辑的研究,提出了一种基于动态亚阈值的延迟型PUF电路设计方案。该方案首先利用亚阈值压控电路构成输出函数非线性部分;然后利用电荷分享效应改变输出电压初始值,形成随激励信号变化的非线性输出函数;最后通过动态亚阈值判决器输出PUF响应。电路采用TSMC 65nm CMOS工艺设计,并通过HSPICE验证,能耗为0.238 pJ/bit,与同类电路相比能耗降低了20.67%,并具有良好的抗模型攻击特性。     

一种低资源消耗的物理不可克隆函数FPGA设计

针对传统仲裁器物理不可克隆函数(PUF)在FPGA上实现后唯一性很差,而且资源消耗代价大的问题,在分析FPGA Slice的结构基础上,设计了一种新型结构的仲裁器PUF电路,该电路大幅度地提高了唯一性,大大减少了FPGA的资源消耗,使得仲裁器PUF可应用于FPGA.基于此提出了一种对传统仲裁器PUF结构改进的方案,利用Slice之间的对称性来提升PUF的唯一性,并充分利用Slice内部的组合逻辑资源以降低资源消耗.实验测量了片间海明距离和片内海明距离,评估了64bit的仲裁器PUF电路的唯一性和稳定性,结果表明:改进后的仲裁器PUF非常适合在FPGA上实现,能够降低62.5%的资源消耗,并且唯一性比较接近理想值.     

应用于IMT-A和UWB系统的双频段开关电流源压控振荡器设计

采用TSMC 0.13μm CMOS工艺设计了一款宽带电感电容压控振荡器(LC-VCO).LC-VCO采用互补型负阻结构,输出信号对称性较好,可以获得更好的相位噪声性能.为达到宽的调谐范围,核心电路采用4 bit可重构的开关电容调谐阵列以降低调谐电路增益,并使用可变电容在每段开关电容子频带上实现调谐.此外,压控振荡器的设计采用了开关电流源、开关交叉耦合对和噪声滤波等技术,以优化电路的相位噪声、功耗、振荡幅度等性能.整个芯片(包括焊盘)面积为1.11 mm×0.98 mm.测试结果表明,在1.2 V电源电压下,UWB和IMT-A频段上压控振荡器所消耗的电流分别为3.0和5.6 mA,压控振荡器的调谐范围为3.86～5.28和3.14～3.88GHz.在振荡频率3.534和4.155 GHz上,1 MHz频偏处,压控振荡器的相位噪声分别为-122和-119 dBc/Hz.     

一种基于分段电容的低功耗SARADC设计

针对当前物联网技术对功耗的严格要求,设计了一种基于分段电容的低功耗SAR ADC电路.电路通过使用分离电容阵列来降低整个CDAC所需要的单位电容数和ADC的功耗.同时采用了分离电容校正技术来降低整体CDAC的非线性和失调校正技术来降低比较器电路的失调.在0.18,mm CMOS工艺下完成了一款10-bit 10-Msample/s的电路原型设计及相应的版图设计和验证工作,带有PAD的芯片整体面积为1,2mm.芯片后仿真结果表明:该转换器在校正情况下,4.89,MHz输入信号频率下信号噪声谐波比(SFDR)为61.43,dB,比不校正提高了54%,;有效位数达到9.90,bit,比不校正提高了3.7,bit;在1.8,V电源电压下功耗仅为255.61,mW.     

一种采用标准数字单元实现的5bit 100MS/s全数字闪烁型模数转换器

设计了一种全数字实现的5bit闪烁型模数转换器,该设计的核心思想是通过差分延时链对,将输入的差分模拟信号转换为延时信号,再经过锁存器得到与相应参考电压的比较结果.该数字比较器的参考电压内置于差分延时链对,无需从外部输入.采样保持电路的开关和保持电容也使用数字库中的合适器件代替.该模数转换器完全采用标准数字单元库中的单元搭建而成,与传统实现方法相比,在功耗、面积及设计复杂度上均有了较大程度的改善.电路采用TSMC 65nm工艺设计,核心面积为0.02mm2,在采样频率为100MS/s的情况下,后仿真功耗低达0.6mW,SFDR为37.89dB,ENOB为4.55bit.     

考虑子模块电容电压离散度阈值的MMC改进均压策略

针对目前模块化多电平变换器(MMC)采用基于完全排序的各类均压策略导致各相单元子模块电容电压离散度大且功率开关管频繁投切的问题,提出一种引入投切保持系数的子模块电容电压离散度阈值均压策略。在Matlab/Simulink中搭建了桥臂单元子模块个数为20,相单元交流输出为21电平的三相MMC仿真模型。相同运行环境下,将基于离散度阈值与最大偏差量的均压策略进行对比分析,结果表明,本文所提均压策略在保证MMC系统稳定运行的前提下,可有效减小各子模块电容电压离散度与功率开关管的开关次数,降低系统损耗,提高MMC的电能转换效率。     

基于GND采样技术的逐次逼近型模数转换器设计

针对柔性压阻式压力传感器输出信号数字化对功耗和面积的要求，设计了一款低功耗逐次逼近型（SAR）模数转换器（ADC）.电路采用了基于GND采样的单调开关切换方案降低DAC开关能耗，并使用了分段电容阵列，在进一步降低切换功耗的同时，还缩减了整体电路的面积开销.此外，电路还设计了两级预放大器来降低动态比较器的噪声和失调，采用动态元件匹配技术（DEM）来提高ADC的线性度.在 1P6M CMOS工艺下实现了该ADC的电路设计和版图绘制，芯片内核面积约，在1.8 V的电源电压下功耗为.流片测试结果显示：SAR ADC在250 kHz的采样率下以11 bit输出时，信噪失真比SNDR为65.0 dB，有效位数ENOB为10.51 bit.     

一种基于比较器共模模式的真随机数发生器设计方案

通过对比较器共模工作模式和热噪声模型的研究,本文提出了一种可自适应匹配的真随机数发生器(TRNG)设计方案.该方案利用CMOS开关将热噪声反相器环形连接,实现输出电压收敛并保持在亚稳态电位.亚稳态下反相器输出节点热噪声与共模模式下比较器热噪声相叠加,由灵敏放大器转化为逻辑1或逻辑0,再经采样生成随机序列.反馈单元根据输出序列的偏向性对灵敏放大器进行自适应调节实现校准功能.所设计的电路采用SMIC 55nm CMOS工艺实现,仿真结果表明TRNG在5个工艺角下(tt,ss,ff,sf,fs)均能正常工作,最大输出速率可达1GHz,能耗为0.426pJ/bit.输出的随机序列通过NIST-SP 800-22测试.     

基于RB-IGBT的矩阵变换器中杂散电感的影响与优化

主电路杂散电感是影响矩阵变换器开关器件可靠运行和整体性能的重要因素。该文对基于逆阻型IGBT(RBIGBT)的矩阵变换器中杂散电感和吸收电容的影响进行分析,并由此研究主电路结构优化设计方法。首先分析了杂散电感及吸收电容对矩阵变换器中双向开关器件关断暂态过程的影响,给出了吸收电容引起矩阵变换器波形畸变的原因。基于RB-IGBT行为模型的仿真结果表明,矩阵变换器主电路杂散电感及吸收电容对双向开关换流暂态各个阶段持续时间及尖峰电压的影响并不相同。然后提出一种减小换流回路杂散电感的主电路连线与器件布局优化设计方法,归纳分析了基本设计原则,并以此构建了基于RB-IGBT的矩阵变换器样机实验平台。该样机平台下的单管多脉冲测试实验结果表明,不同换流回路下的开关器件关断电压尖峰最大值为375V。通过对比主电路结构优化前后所测输出电流波形及谐波频谱可知,经过主电路结构优化设计后的样机平台在保证系统运行可靠的同时能获得更高的波形质量。     

消去开关刀节点的开关电容电路分析法

本文介绍一种旨在减少电路变量的线性开关电容电路(简称SC电路)的分析方法。这种方法借消去所谓开关刀节点(Pivot nodes)而使电路变量数显著减少。与文[1]中的方法相比,该法所减少的电路变量的个数为SC电路中单刀双掷开关的个数。为在计算机上自动形成消去开关刀节点后的电路的时域方程,在描述SC电路时,将采用以下4种电路元件模型:1.一般电容(它的两个极板永久地与某两节点相连);2.开关电容(它的一个或两个极板通过开关与电路中某些节点相连);3.独立电压源(表示电路的激励信号);4.电压控制电压源(表示运算放大器)。用本文所介绍的方法所导出的SC电路的时域方程与以节点电压为变量的时域方程具有完全相同的形式,但方程的变量数却显著地减少,从而使电路分析所需的计算时间明显减少。文中介绍的方法不仅适用于SC电路的时域分析、频域分析,而且结合文献[2]的基本思想还能方便地实现灵敏度分析。     

一种用于并行电路仿真的电路划分算法

结合递归的多级二路划分方法和迭代改进方法,提出一种用于并行电路仿真的电路划分算法.该算法第一阶段用递归的多级二路划分方法获取较好的初始解,第二阶段用迭代改进方法不断改进负载平衡和通信量目标.实验结果表明,相对于k路划分工具hMETIS-Kway,该算法可以获取更好的划分质量.     

一个新的超混沌电路及其电路实现

给出了一个超混沌系统,通过计算得到该系统的李雅谱诺夫指数谱,分析了系统的动力学性质,并确定了超混沌状态的系统参数取值,最后给出了系统的电路实现原理图。     

一个新的超混沌电路及其电路实现

给出了一个超混沌系统,通过计算得到该系统的李雅谱诺夫指数谱,分析了系统的动力学性质,并确定了 超混沌状态的系统参数取值,最后给出了系统的电路实现原理图。     

断路器控制回路接线的改进

分析了典型的电气二次回路接线中的断路器合闸回路、防跳回路接线存在的问题,提出了改进的接线,试验证明这些改进是正确可行的.     

晶闸管电路与触发电路的相互影响

分析了晶闸管及单结晶体管工作时内部载流子运动与外在条件的关系；阐明了晶闸管整流电路与单结晶体管触发电路之间有相互影响，分析其内因、外因；介绍了消除不利影响的办法。     

数字式触发电路

数字式触发电路是将模拟式触发电路中的控制电压转变成数字量，通过对数字量的控制，达到对导通角的调节，从而控制触发脉冲。     

电路节点的数据结构及电路方程的数据结构

简要介绍了一般电路的数据结构brlist和基尔夫回路集的数据结构kichhoff，提出了电阻、恒压源和恒流源等元件的数据结构和电路节点集的数据结构dotsque，给出了由电路brlist得出dotsque的算法，通过一个实例分析了实际电路、brlist、kicrhhoff和dotsque的关系，给出了KVL方程、KCL方程和电流电压方程的数据结构，最后从人工智能和机器学习的角度讨论了非线性复杂的计算机表示方法和计算机自动求解的问题。     

电路仿真设计软件Multisim在三相交流电路中的应用

单相负载三相均衡供电电路的设计实验,是在模拟某工厂一单相大功率电阻性负载下,为实现三相电源均衡供电进行电路设计的过程,要求努力做到功率因数接近1。实验要求学生在教师的启发下进行电路设计,独立分析电感参数L和电容参数C与负载R的关系,计算参数;进行计算机仿真实验,调试参数,直到达到设计要求。在设计过程中让学生加深对三相电路的学习,理解功率因数及单相负载三相均衡供电的实际意义。最后,再用实际元件实现三相均衡供电电路,初步锻炼同学们的工程设计能力。     

永磁机构真空断路器控制电路的设计

ABB等诸多大公司研制的永磁机构真空断路器,大多采用双稳态双线圈结构.针对双稳态双线圈结构存在的弊端,提出了双稳态单线圈结构,使结构更为简单、可靠性更高.自行设计的控制电路解决了单线圈永磁机构的分、合闸控制问题.通过计算机仿真和物理实验的对比,验证了设计的正确性.     

永磁机构真空断路器控制电路的设计

ABB等诸多大公司研制的永磁机构真空断路器，大多采用双稳态双线圈结构。针对双稳态双线圈结构存在的弊端，提出了双稳态单线圈结构，使结构更为简单、可靠性更高。自行设计的控制电路解决了单线圈永磁机构的分、合闸控制问题。通过计算机仿真和物理实验的对比，验证了设计的正确性。