0.18μm CMOS高集成度可编程分频器的设计

采用标准0.18 μm CMOS工艺,提出了一种高集成度可编程分频器.该电路所采用技术的新颖之处在于：基于基本分频单元的特殊结构,对除2/除3单元级联式可编程分频器的关键模块进行改进,将普通的CML型锁存器集成为包含与门的锁存器,从而大大提高了电路的集成度,有效地降低了电路功耗,提升了整体电路速度,并使版图更紧凑.仿真结果表明,在1.8V电压、输入频率Fin=1 GHz的情况下,可实现任意整数且步长为1的分频比,相位噪声为-173.1 dBc/Hz@1 MHz,电路功耗仅为9 mW.     

低温度系数高电源抑制比带隙基准源的设计

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种适用于数模或模数转换等模数混合电路的低温度系数、高电源抑制比的带隙基准电压源.针对传统带隙基准源工作电压的限制,设计采用电流模结构使之可工作于低电源电压,且输出基准电压可调;采用共源共栅结构(cascode)作电流源,提高电路的电源抑制比(PSRR);采用了具有高增益高输出摆幅的常见的两级运放.Cadence仿真结果表明:在1.8V电源电压下,输出基准电压约为534 mV,温度在-25～100℃范围内变化时,温度系数为4.8 ppm/℃,低频电源抑制比为-84 dB,在1.6～2.0 V电源电压变化范围内,电压调整率为0.15 mV/V.     

一种基于集总参数的心血管系统仿真模型及心音产生机理

基于流体力学与电气网络的相关基础理论,建立一种基于集总参数的心血管系统仿真模型.该心血管系统仿真模型分为三个子模型:体循环子模型、肺循环子模型及心脏子模型.重点分析了体循环子模型和心脏子模型,给出收缩压、舒张压、射血分数等血流参数和仿真波形图,并对心音产生机理进行了分析.然后在此基础上进行扩展,增加了肺循环、血管、耦合壁等,使其形成一个闭合的循环回路,构成了心血管系统仿真模型.利用状态变量分析法建立该模型的数学表达式,并进行模拟仿真,得出心室心房血容量、心房心室压力、动脉血流量等仿真结果,该结果符合健康心脏的生理状况,并且利用该模型仿真了高血压病态和心衰病态状况,仿真结果与临床表现基本一致,表明本文提出的心血管系统仿真模型具有实际的可行性.     

用于UHF RFID零中频接收机的混频器设计

基于SMIC 0.18.μm CMOS工艺,设计了一种应用于超高频(UHF)射频识别(RFID)系统零中频接收机的混频器.在对传统吉尔伯特混频器的噪声指标进行深刻分析的基础上,采用动态电流注入技术,设计出了一种低噪声、高线性度的混频器.动态注入电路有选择地向跨导级注入适当电流,大大抑制了开关管中的闪烁噪声,从而提高了混频器的整体噪声性能,同时又不影响混频器的线性度.在1.8V电源电压下,仿真显示,该混频器取得11.3dB的噪声系数、-5.58 dBm的输入l dB压缩点、26.04 dB的转换增益.芯片仅消耗7.2 mW功耗,占用404 μm*506 μm芯片面积.     

基于二维材料纳米孔的生物传感器:计算和模拟研究进展

近年来,基于纳米孔的生物传感器被广泛用于DNA、RNA和蛋白质等生物分子的检测和分析.以DNA测序为例,纳米孔测序摒弃了样本扩增和荧光标记等步骤,与传统测序技术相比,在成本、读取长度和效率等方面具有明显优势.过去10年间,拥有优异力学、电学、光学等性质的石墨烯和其他二维材料受到了纳米孔传感器领域研究人员的关注.一方面,这是因为它们极低的厚度有望提供远高于氮化硅、氧化硅等传统固态纳米孔材料的空间分辨率;另一方面,除常用的离子电流测量外,导电二维材料的应用还提供了膜内横向电流这一带宽更高的测量途径.在纳米孔传感器的研制过程中,能实时"观测"纳米孔内原子、分子尺度相互作用规律的理论和计算模拟工具发挥了重要作用,包括预测分析原理、优化器件性能、解释实验现象等.本文从计算和模拟角度出发,综述了过去10年间基于二维材料纳米孔生物传感器研究的关键历程,分析了制约二维材料纳米孔传感器性能的关键因素,讨论了该领域目前所面临的挑战和可能的解决方法,最后展望了未来值得努力的方向.     

高性能非平面沟道场效应晶体管

半导体器件的高速化、集成化要求其特征尺寸不断缩小,不可避免地导致短沟道效应,从而使得器件性能退化。提出了一种非平面沟道晶体管,利用二维半导体器件仿真软件SILVACO对其阈值电压退化、亚阈值特性和衬底电流进行了研究,并通过能带图、电势分布图和电场分布图探讨了其物理机理。研究表明非平面沟道晶体管可以很好地抑制阈值电压退化,改善器件的亚阈值特性,降低漏电流和衬底电流,提高击穿电压,从而抑制短沟道效应,提高器件的可靠性。     

电荷共享效应的RESURF横向功率器件击穿电压模型

分析降低表面场(reduced surface field, RESURF)横向功率器件耐压机理,假定共享区电荷沿对角线分配给横向和纵向耗尽区,建立了一个新的RESURF横向功率器件击穿电压模型. 该模型能准确描述漂移区全耗尽和不全耗尽情况下的耐压特性,并具有数学表达式简单以及物理概念清晰的优点. 在此基础上,导出了一个新
的RESURF判据,进而给出了一个用于指导器件设计的漂移区剂量上下限. 解析结果与实验结果吻合较好,验证了击穿电压模型和RESURF判据的正确性.     

应用于全数字锁相环的时间数字转换器设计

采用标准0.18 μm CMOS工艺,设计了一种应用于全数字锁相环中检测相位差大小的时间数字转换电路（TDC）.针对传统TDC电路的不足,通过加入上升沿检测电路,扩大计数器位宽,使得TDC电路不仅能完成时数转换的基本功能,而且提高了时数转换的准确性,扩大了测量范围.该设计完成了RTL级建模、仿真、综合及布局布线等整个流程.仿真结果表明,该TDC电路工作正常,在1.8V电源电压下,功耗为10 mW,能达到的分辨率约为0.3 ns,版图尺寸为255 μm×265 μm.     

双模式控制的防失真D类音频功率放大器

设计了一款具有双模式控制、防失真功能、超低EMI、无需滤波器、5W高效率的单声道D类音频功率放大器.通过检测输出信号的失真来动态调整系统增益可实现独特的防失真功能,可以通过硬件或者软件设置使该放大器工作在防失真模式或者普通模式.电路采用CSMC的0.35 um的CMOS工艺实现,在输入信号为O～1.2V的范围内,输出信号能够保持良好的波形形状.可应用于各种便携式电子设备,如手机、平板电脑和便携式电视机等.