用于电压岛式功耗管理的无运放结构高精度电流采样电路

电压岛式的功耗管理在大规模SoC芯片中的应用越来越广泛,由于负载电流是反映功耗最直接的物理量,因此对负载电流的实时、精确采样是对功耗进行精确管理和控制的基础,而低压大电流又是当前大规模芯片的基本特征.在分析了几种常用的电流采样技术的基础之上,提出了一种基于电流镜采样的高精度的电流采样方案,适合于低电源电压供电,并且不需要使用运算放大器,结构简单.基于0.18μm CMOS工艺实现了该电流采样电路,各种条件下的版图模拟结果表明,对于60～1300mA的负载,该电路的采样精度最高可达99.1%,并且自身功耗不超过4mW.利用该电流采样电路,可以对负载电流进行实时有效的高精度侦测,用以作为功耗管理的依据.     

一种自启动偏置电路芯片的设计

针对集成电路中对高精度基准电流源的需求,设计了一种具有自启动功能的偏置电流源电路,输出电流值为10μA、2μA。仿真结果表明该电路在保持高电源抑制比的同时,提供了合适的静态工作点,解决了芯片自启动问题。     

引入电流变化率的电源分布网络最差噪声分析算法

随着时钟频率的增加以及电源电压的降低,电源完整性问题日益凸显。将电流变化率加入到最差噪声算法的电流约束中,能够在任意电流变化率的情况下分析电源分布网络的最差噪声,从而获得更加真实的最差噪声。另外,利用改进的Knuth-Yao四边形不等式法对基于动态规划的最差噪声算法进行加速,加速后算法的时间复杂度从O(n~2m)降为O(mnlogn)。     

低调谐增益变化的10 GHz电感电容式压控振荡器设计

基于0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于无线通信和雷达系统的低变化调谐增益的电感电容式压控振荡器。该电路包括分布式偏置可变电容阵列和开关电容阵列,合理选择偏置电压扩展电容-电压曲线覆盖范围,在整个调谐电压范围内,可有效降低调谐增益。三位开关电容阵列将整个可调频率范围分为8个子频带,通过控制可变电容实现子频带内频率的调谐范围。同时采用开关可变电容阵列,有效抑制了电感电容式压控振荡器调谐增益的变化。基于1P6M 0.18μm工艺模型的后仿真结果显示该10 GHz压控振荡器调谐增益变化率表现优异,低至21.5%,调谐频率范围为9.13～11.15 GHz,同时该压控振荡器能够实现较低的直流功耗9 m W(1.8 V电源电压),相位噪声在10 GHz时为-105 d Bc/Hz@1 MHz。     

CMOS负阻补偿型压控振荡器关键技术研究

采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一个中心振荡频率为2.46GHz的负阻补偿型LC压控振荡器。该压控振荡器采取差分负阻结构,利用反型NMOS电容实现频率调谐。通过对可调电容的特性研究,振荡器实现2.08GHz~2.84GHz的宽频率覆盖范围调谐,同时通过调节负阻器件的宽长比、优化片上螺旋电感几何参数获得高品质因数等方法提高振荡器的相位噪声性能。在1.8V供电电压下对电路仿真,相位噪声小于-120dBc/Hz@1 MHz,最低可达-125dBc/Hz@1 MHz,工作平均电流为3.74mA。在1.6V供电电压时工作正常,满足单芯片跳频频率综合器的应用要求。     

两型PFN脉冲功率电源放电特性研究

为对两种类型的多模块电容型脉冲功率电源放电特性进行研究,分析了放电过程中各主要功率器件的电气特性及电源对负载的放电效率,并针对I型PFN模块放电过程中反向电压不能释放的缺点,为脉冲功率电源设计了反向电压释放通道。仿真结果表明:二极管和晶闸管等器件的性能受电路拓扑及时序的共同影响,I型PFN对负载的放电效率比II型PFN更高,通过反向电压释放通道可将放电过程中产生的反向电压有效回收,以进一步提高放电效率。     

分析电路的改进节点法

本文针对含有理想电压源支路的电路,提出了改进节点法,其解变量为电路真正的独立节点电压(N-M-1),较之混合法(N+M-1)少(因其求解变量为节点电压和理想电压源支路的电流,其中 N 为节点数目,M 为独立电压源支路数)。文中还举例说明了这种方法的应用,并验证了它的正确性.     

全电坦克炮控系统升压电源偏磁抑制方法

基于推挽拓扑结构设计,研究了一种全电坦克炮控系统用升压电源,但推挽电路存在着难以消除的偏磁现象,使得升压电源的可靠性降低。详细阐述了推挽电路中偏磁现象产生的原因,针对性地提出了串入箝位电容、采用电流内环控制、优化电路布局等偏磁抑制方法。实验结果表明：所采用的推挽电路偏磁抑制方法具有结构简单、抑制效果好的优点,提高了全电坦克炮控系统升压电源的可靠性。     

一种冲击信号调理电路的设计

针对测量冲击信号时,高冲击振动传感器输出的正负电荷信号不能直接被AD进行模数转换并且冲击信号中常常会混有噪声信号的问题,设计了一种包含电荷-电压转换、隔直放大、十阶抗混叠低通滤波等的冲击信号调理电路.并对冲击信号调理电路中各个模块进行了理论分析和节点参数的计算.通过实验:实际测量到的滤波曲线、冲击信号调理电路输出的电压都与理论计算值十分接近.此冲击信号调理电路能够成功地将传感器输出的正负电荷信号调理成一定范围内的电压信号,能够有效地滤除冲击信号中的高频噪声.     

0.18 μm CMOS工艺的GPS/BDS双模可重构接收机射频前端

采用低中频架构设计了一种0.18μm CMOS工艺的GPS/BDS双模可重构接收机射频前端,能在GPS L1模式或BDS B1模式下工作。通过频率自适应电路调整中频滤波器的时间常数,降低其频率不确定度;压控振荡器中加入4位开关电容阵列,以提高频率调谐范围和相位噪声性能;通过硬件复用的方式降低系统功耗。测试结果表明,在1.8 V电源电压下,功耗37.8 m W,电压增益为103 d B,GPS L1和BDS B1波段噪声系数均小于3.2 d B。     

180nm CMOS工艺下SEL敏感性关键影响因素

研究了影响SEL敏感性的关键因素.针对180nm体硅工艺,基于校准的CMOS反相器器件模型,使用器件模拟的方法,研究了粒子入射位置、温度、阱/衬底接触位置、NMOS与PMOS间距等因素对SEL敏感性的影响.模拟和分析表明,CMOS电路不同位置的闩锁响应差别很大,找出了电路发生闩锁的敏感区域,得出了温度、阱/衬底接触的位...     

采用斩波调制的运算放大器设计

文章提出了一种采用斩波调制技术改进运算放大器芯片设计的新方案,改善了放大器的低频噪声性能;在输入级运用端到端差分结构,使共模输入电压范围逼近满幅。芯片采用0.35μm高压深阱CMOS工艺,噪声隔离性能更好。器件总静态电流11μA,输入1kHz信号时,输出信号总谐波失真(THD)0.01%,优于以往同类芯片。     

串联型有源电力滤波器的控制策略

通过所给出的串联型有源电力滤波器系统结构 ,分析了其补偿电压型负载的工作原理。在此基础上探讨了串联型有源电力滤波器的关键技术之一———获得参考电压的控制策略 ,包括检测电源电流和检测负载电压两种控制策略 ,并设计了相应的控制电路。最后 ,通过实验研究了串联型有源电力滤波器采用这两种不同控制策略时对电压型负载的谐波补偿效果     

基于磁流变液的飞机起落架嵌入式缓冲控制器设计

基于飞机着陆和滑行过程中,飞机起落架中磁流变阻尼器的阻尼力的不可控的问题。提出基于磁流变液的飞机起落架嵌入式缓冲控制器设计方法,设计了针对控制磁流变阻尼器阻尼力的缓冲控制系统,主要包括嵌入式数字信号处理器DSP的选择,控制系统的原理设计,电源产生电路和复位电路模块,JTAG仿真电路模块,A/D采样校正模块,D/A转换模块,压控电流源驱动模块。通过电路模块的仿真,由控制系统中压控电流源出来的电流在阻尼器接受范围之内,证明了设计的磁流变缓冲控制器能对阻尼力的大小进行控制,对飞机起落架的缓冲系统起到调节作用。     

金属化聚丙烯膜脉冲电容器过载特性研究*

脉冲电容器作为爆磁压缩激励电流源的储能元件之一,通常要求单次可靠运行。正是由于单次运行,为脉冲电容器的过载工作提供了极大的可能。过载工作的电容器与额定电容器相比具有体积小、重量轻的优点,可实现爆磁压缩激励电流源的紧凑化。本文研究了不同温度下国产金属化聚丙烯膜脉冲电容器的过载特性,如过载运行的储能密度,放电电流及可靠度等。实验表明：在-45℃~60℃范围内过载运行这种电容器,其储能密度可达额定储能密度的1.8倍,同时在0.95的置信水平下,其过载运行的可靠度单侧置信下限为0.9,可以实现稳定可靠运行。     

金属化聚丙烯膜脉冲电容器过载特性

脉冲电容器作为爆磁压缩激励电流源的储能元件之一,通常要求单次可靠运行。正是由于单次运行,为脉冲电容器的过载工作提供了极大的可能。过载工作的电容器与额定电容器相比具有体积小、重量轻的优点,可实现爆磁压缩激励电流源的紧凑化。研究了不同温度下国产金属化聚丙烯膜脉冲电容器的过载特性,如过载运行的储能密度,放电电流及可靠度等。实验表明:在-45℃~60℃范围内过载运行这种电容器,其储能密度可达额定储能密度的1.8倍,同时在0.95的置信水平下,其过载运行的可靠度单侧置信下限为0.9,可以实现稳定可靠运行。     

幅压直流电动机-中频发电机控制技术

幅压直流供电的电动-交流发电机组广泛应用于潜艇等由蓄电池供电的直流独立电源系统.发电机组输出交流电的供电质量受蓄电池的浮动电压和交流负载等因素影响,同时,还存在着输出电压漂移、频率不稳等现象.通过研究机组的工作特性以及独立供电的小容量系统负载冲击对机组输出电压稳定性的影响,针对影响输出电源品质的因素,采用有效的磁场补偿技术和PI控制技术相结合的方法,维持机组输出电压幅值、频率的稳定,试验验证了该方法的有效性.     

采用变容管端接微带谐振器的L波段低噪声VCO理论分析与设计

本文在对振荡器相位噪声分析的基础上,从影响相位噪声的因素出发,选择了微带结构的克拉波电路;在满足振荡条件的基础上,采取了加大负反馈电容的办法,使振荡器的输出相位噪声改善约-5dBc/Hz/10kHz,在相对调谐带宽10%～20%时,获得相位噪声优于-95dBc/Hz/10kHz,功率波动±1dBm.     

差分压控振荡器中单粒子瞬变的研究

压控振荡器(VCO)是锁相环(PLL)中对于单粒子瞬变(SET)最为敏感的部件之一.基于180nm体硅CMOS工艺设计了一款经典的对称负载结构差分VCO电路,并利用电流源表征单粒子效应中电荷沉积和收集的过程,模拟了VCO电路的SET响应.模拟和分析表明,SET响应不仅取决于入射能量、振荡频率,还受到轰击时刻的制约,不同轰击时刻产生的最大相位差可以相差300°以上.此外,偏置电路某些结点最为敏感,可以放大SET的影响,导致时钟失效长达7个周期.     

灵敏度和偏移补偿的MEMS压阻式加速度传感器

针对传感器中存在的灵敏度和偏移补偿问题,提出了一种新的MEMS压阻式加速度传感器设计,它由一个传感器和一个总的接口电路构成,可用0.18μm商用CMOS工艺实现设计。传感器结构由8个硼扩散结晶体压敏电阻连接起来构成一个惠斯通电桥来感知加速度;接口电路由一个主放大器和传感器灵敏度及温度偏移补偿电路构成;实验结果表明,传感器具有很高的在轴加速度灵敏度和灵敏度补偿效果,整个系统具有可达5 k Hz的可扩展的系统带宽,而且偏移估计误差减少到了±10μV以内。