一种SAR ADC电容失配自测量与数字校准技术

为了解决高分辨率逐次逼近模数转换器(SAR ADC)中,电容式数模转换器(DAC)的电容失配导致精度下降的问题,提出了一种电容失配自测量方法,以及一种可适用于各种差分电容DAC设计的低复杂度的前台数字校准方法。该方法利用自身电容阵列及比较器完成位电容失配测量,基于电容失配的转换曲线分析,对每一位输出的权重进行修正,得到实际DAC电容大小对应的正确权重,完成数字校准。数模混合电路仿真结果表明,引入电容失配的16位SAR ADC,经该方法校准后,有效位数由10.74 bit提高到15.38 bit。     

一种分段输出PWM Buck DC-DC转换器设计

为了解决PWM DC-DC在轻负载时转换效率骤降的问题,设计了一种分段输出级PWM DC-DC电路结构,用以优化轻负载时的转换效率。该设计引入了负载电流检测电路,对输出电流进行采样并检测。在重载情况下,所有功率MOSFET同时输出。当负载电流减小,逐级关闭各段功率MOSFET,直至在最轻载情况下用最小尺寸的功率MOSFET进行输出。实验结果表明,在1~200 mA负载范围内,电路的转换效率变化较为平缓;在负载为1 mA时,电路的转换效率为81%。     

采用简化自适应混合调制技术的DC-DC转换器

为了在较宽负载范围内获得高的转换效率,采用PWM调制与PSM调制相结合的调制模式,设计了一种混合调制方式DC-DC转换器。设计了一种简单的自适应调制方式切换电路,利用斜坡发生电路的斜坡下降沿,设计了一种新颖的最小占空比信号OSC、VRAMP信号和时钟信号VCLK同步发生电路,简化了电路规模。在轻负载时,采用占空比和输出电压同时检测的方法,将调制模式自动切入PSM调制模式,减小了开关电路工作频率,静态损耗减小了40%。采用65 nm CMOS工艺进行设计。仿真结果表明,该电路在两种调制方式之间可以平稳切换,1 mA负载时工作效率提升到86.3%。     

一种用于Pipeline ADC的高线性度栅压自举开关

在流水线模数转换器(Pipeline ADC)电路中,栅压自举开关中的非线性电容会对开关管的导通电阻产生直接的影响,导致采样非线性。设计了一种三路径的高线性度栅压自举开关,采用三个自举电容,分别构成两条主路径和一条辅助路径,使得输入信号在通过两条主路径传输到开关管栅端时加快栅端电压的建立,同时利用辅助路径驱动非线性电容,减少电路中非线性电容对采样电路线性度的影响,从而增强信号驱动能力,提高整体电路的精度。本文设计的栅压自举开关应用于14 bit 500 MHz流水线ADC的采样保持电路中。采用TSMC 28 nm CMOS工艺进行电路设计。仿真结果表明,在输入频率为249 MHz,采样频率为500 MHz的条件下,该栅压自举开关的信噪比(SNDR)达到92.85 dB,无杂散动态范围(SFDR)达到110.98 dB。     

低功耗非对称性可调STDP突触电路设计

基于65 nm CMOS工艺设计了一种可用于脉冲神经网络系统的低功耗、高能效、结构紧凑的突触电路.突触电路采用开关电容电路结构,直接接收来自神经元电路的脉冲信号,根据脉冲时间依赖可塑性(STDP)学习规则调节突触权重,并实现了权重学习窗口的非对称性调节,使突触电路可以适应不同情况.仿真结果表明,突触电路耗能约为0.4 ...     

New optimization method, the algorithms of changes, for heat exchanger design

Heat exchangers are widely used in the process engineering such as the chemical industries,the petroleum industries,and the HVAC applications etc.An optimally designed heat exchanger cannot only help the optimization of the equipment size but also the reduction of the power consumption.In this paper,a new optimization approach called algorithms of changes (AOC) is proposed for design and optimization of the shell-tube heat exchanger.This new optimization technique is developed based on the concept of the book of changes (I Ching) which is one of the oldest Chinese classic texts.In AOC,the hexagram operations in I Ching are generalized to binary string case and an iterative process,which imitates the I Ching inference,is defined.Before applying the AOC to the heat exchanger design problem,the new optimization method is examined by the benchmark optimization problems such as the global optimization test functions and the travelling salesman problem (TSP).Based on the TSP results,the AOC is shown to be superior to the genetic algorithms (GA).The AOC is then used in the optimal design of heat exchanger.The shell inside diameter,tube outside diameter,and baffles spacing are treated as the design (or optimized) variables.The cost of the heat exchanger is arranged as the objective function.For the heat exchanger design problem,the results show that the AOC is comparable to the GA method.Both methods can find the optimal solution in a short period of time.     

用于CdZnTe探测器的高速前端读出电路

采用0.35 μm CMOS工艺,设计了一种用于CdZnTe探测器的16通道高速前端读出电路。整体电路由16个模拟通道、偏置模块和逻辑控制模块组成,每个通道包括电荷敏感放大器、漏电流补偿电路、成形器、基线保持电路、峰值检测保持电路和时间甄别器。分析了高入射频率下主要电路模块的性能及通道的读出时序。仿真结果表明,本前端读出电路的输入能量范围为29~430 keV@1~15 fC,每个通道功耗小于1.8 mW,等效噪声电荷为87.6e-,最大能补偿的漏电流为50 nA,达峰时间为150 ns,通道增益为50 mV/fC,非线性小于1%,最高注入频率为500 kHz。     

一种采用PV补偿的输出缓冲器设计

提出了一种采用工艺、电压(PV)补偿的输出缓冲器,以减小PV变化对输出信号压摆率的影响。采用非门与四个相同类型MOS管连接,实现全工艺角的探测。PV探测电路的输出电压与对应的偏置电压比较后得到补偿逻辑组合。在电压探测电路中,采用带隙基准电路产生偏置电压,以避免误码补偿。该输出缓冲器采用SMIC 90 nmCMOS工艺进行设计,版图面积为0.018 mm²。仿真结果表明,在全工艺角、20 pF负载的条件下,最高传输频率为650 MHz/500 MHz。相比于电路补偿前,VDDIO为1.2 V时,输出信号上升、下降压摆率差值分别减小了30.1%、31.8%;VDDIO为2.5 V时,输出信号上升、下降压摆率差值分别减小了27.6%、29.3%。     

5位高速低功耗Binary-Search模数转换器

基于65 nm CMOS工艺,设计了一种高速低功耗二分搜索算法(Binary-Search)模数转换器(ADC)。与传统Binary-Search结构相比,该ADC的比较器采用两级动态前置放大器和一级动态闩锁器组合构成,减小了静态电流,得到极低的功耗;失调电压降低到不会引起判决误差,省去了外接的数字校准模块。因此,芯片面积减小,避免了校准模块拖慢比较器的工作速度。后仿结果表明,当采样频率为1 GHz时,该Binary-Search ADC的有效位达4.59 bit,功耗仅1.57 mW。     

采用分段式自适应PWM/PFM调制的Buck型DC-DC转换器设计北大核心

为了在轻重负载条件下获得更高的转换效率，采用分段式结构和导通电阻更小的NMOS作为输入级，并采用PWM/PFM双调制方式，设计了一种Buck型DC-DC转换器。为解决PWM/PFM调制信号切换问题，采用零电流检测方式进行切换。利用断续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)下端NMOS管导通时电感电压的不同，检测下端NMOS在导通时电感电压大于零的周期。当电感电压大于零的周期大于2时，则处于DCM模式并自动采用PFM调制模式，关闭一部分功率管以减小开关频率和功率管寄生电容，优化轻载效率；反之则处于CCM模式并采用PWM调制。仿真结果表明，在负载电流10～1 000 mA范围内，该电路可以在两种调制模式平稳切换，在800 mA时峰值效率可提升到96%以上。