一种新型低压低功耗伪差分环形压控振荡器设计

基于交叉耦合技术提出了一种新型低压低功耗伪差分环形压控振荡器(VCO).电路整体包括新型伪差分环形压控振荡器、输出整形缓冲(buffer)电路两个部分.在VCO电路中采用了尾电流源控制的反相器为基本延时单元,实现了一种新型低压低功耗伪差分环形振荡器设计,并采用线性化技术改善调节线性度.利用输出buffer对VCO输出波形进行整形,消除了这种结构下输出摆幅受到尾电流源影响而不能达到轨到轨摆幅的限制.基于0.13μm标准CMOS工艺,利用cadence spectre进行仿真验证,前仿真结果表明在电源电压为1.2V时,该VCO相位噪声为-100.58dBc/Hz@1 MHz,功耗为0.92mW,在0.45~1V的电压范围内,频率调谐范围宽达0.303~1.63GHz,具有非常好的调节线性度,在电源电压为1V时仍然能正常工作.     

一种适用于RFID系统的低功耗检波器设计和实现

设计了一种适用于RFID系统的低功耗检波器,能完成对输入波形的数据检波,达到RFID系统的设计要求且具有低功耗的特点.芯片采用Charter 0.35μm CMOS工艺设计,该芯片已流片成功,测试结果表明该电路的静态功耗低于2μW,达到了RFID Tag系统对检波器的设计要求.     

一种超低功耗高精度的RC振荡器设计

为了满足电子系统对时钟源功耗和精度的要求,设计了一种超低功耗高精度的RC振荡器电路.电路利用恒流源对电容充电的方式实现振荡,输出的时钟频率为32 kHz.首先,电路通过电流复用的方式,降低了整体的功耗;其次,通过电路内部集成数字修调结构,提高了输出频率的精度;同时,电路设计有启动和防死锁的功能,保证了电路的安全性.电路采用和舰0.11μm的工艺进行流片,典型情况下电路的整体功耗仅为160 nA;在修调后由电压和温度变化引起的频率偏差分别在±0.56%和(-1.8%)-(+0.44%)以内;且电路可以在2-5.5 V的电压范围内正常工作.     

低功耗超高频RFID标签芯片基带控制器

在分析RFID标签芯片系统架构的基础上,设计了一款适用于超高频射频识别标签芯片的基带控制器,以支持ISO 18000-6 Type C标准协议的RFID标签芯片的设计与实现.该基带控制器从系统架构和关键电路设计两个方面进行低功耗的系统集成优化设计,工作主时钟频率采用1.28 MHz,解码电路的采样时钟频率采用2.56 MHz,并采用TSMC 0.18 μm工艺对面积和功耗进行仿真验证和实现评估.仿真结果标明:该基带控制器符合ISO 18000-6 Type C标准协议,芯片面积0.16 mm2,芯片功耗20.07 μW,能够满足无源射频识别标签芯片的低成本和低功耗的需求.     

一种带有迟滞比较器的新型RC振荡器

为了提高振荡器对电源电压波动的抑制能力,在分析传统振荡器的基础之上,提出一种新型的RC比较器,该新型电路采用迟滞窗口可变的迟滞比较器,可以降低电路对电源变化的敏感性。其中比较器可以根据电源电压的变化动态改变迟滞窗口的位置,保证比较器正常工作,从而达到降低电路对电源变化敏感性的目的。基于上华工艺,完成对电路的仿真和流片测试工作。仿真测试结果表明振荡器受电源电压波动影响较小可以提供稳定的频率。电路用于实际芯片设计中,能够满足芯片的工作要求为芯片提供稳定时钟。     

适用于超高频RFID无源标签的AES算法实现

分析了用于高安全性应用的EPC Gen2电子标签对安全算法实现的约束,在此基础上提出了一种AES算法的低功耗硬件实现方案.该方案中采用了单S盒设计,使用同一个数据通路实现了加密和解密的流程,减小了硬件资源开销.仿真结果表明电路总的门数为4 952门,可以在204个时钟周期内完成128 bit数据的加密或解密,满足安全标签的设计需求.     

一种具有新型时钟产生器的无源超高频RFID标签

给出一种符合ISO/IEC 18000-6B协议的超低功耗的无源超高频RFID标签.为了能够给标签数字基带处理提供准确的时钟,使用了一种超低功耗、自校正的时钟产生器,产生的时钟在-50℃～120℃或者0.7～1.6 V 电源电压的范围内,偏差小于4%.此自校正时钟模块的功耗在0.7 V的电源电压下仅为364 nW.一个...     

低功耗低温漂的RC张弛振荡器

针对在物联网设备中使用的电阻电容(RC)张弛振荡器低功耗低温漂的需求,通过将RC张弛振荡器中的参考电压产生电路和自偏置电流产生电路复合使用,简化电路结构,减小供电电压和偏置电流,降低电路的功耗.采用水平级联的共栅共源结构、反相器链及时钟电压自举结构,减少温度变化对延时及振荡频率的影响.采用串并联电阻网络减少因电阻工艺偏差导致的影响,并将该电阻网络配置成正温度特性,以平衡RC时间常数和比较器延时的温度依赖性,提高振荡频率的温度稳定性.仿真结果表明:本文RC张弛振荡器的振荡频率为1.2 kHz,功耗和温漂系数分别为1.351 nW和139×10-6/℃,与典型RC张弛振荡器相比,其功耗和温漂性能均有显著的提升.     

一种超低功耗的低电压全金属氧化物半导体基准电压源

针对传统带隙基准电源电压高、功耗高和面积大的问题,提出了一种超低功耗的低电压全金属氧化物半导体(MOS)基准电压源。该基准源通过电压钳制使MOS管工作在深亚阈值区,利用亚阈值区MOS管的阈值电压差补偿热电势的温度特性,同时采用负反馈提高了电压源的线性度与电源抑制比。整个电压源电路采用SMIC 0.18μm互补金属氧化物半导体工艺设计,仿真结果表明:基准电压源的电源电压范围可达0.5~3.3V,线性调整率为0.428%V-1,功耗最低仅为0.41nW;在1.8V电源电压、-40~125℃温度范围内,温度系数为4.53×10-6℃-1,输出电压为230mV;1kHz下电源抑制比为-60dB,芯片版图面积为625μm2。该基准电压源可满足植入式医疗、可穿戴设备和物联网等系统对芯片的低压低功耗要求。     

一种用于超高频RFID读写器的载波泄漏抑制改进算法

在超高频RFID系统中,评价系统性能的两个关键指标是最大读写距离和识别率。当读写器采用基于单天线的环形器或耦合器隔离方案,由于接收信号和发送信号同频率,发射通路的载波信号会泄漏到接收通路,降低接收机的灵敏度,从而大大降低读写器的性能,严重影响RFID系统的应用。为了解决环形器或耦合器隔离度不高导致的载波信号泄漏问题,常用解决方法是在读写器中增加一个载波泄漏抑制模块,提高收发通路之间的隔离度。本文在原有梯度搜索范围上进行了优化,将IQ复平面的相位多等份分割,以此构造不同相位试探信号快速定位抑制信号相位搜索范围,提供了一种高效载波泄漏抑制信号的产生方式;并且通过与其他常用的载波抑制方法的对比分析,证明了改进算法的高效性。     

一种新的导数可靠度的RFID标签数目估计

时隙ALOHA是一种分时隙通信方案,对于采用了时隙ALOHA的RFID(radio frequency identification)系统,标签数目估计可以指导时隙数目的选取,有助于优化系统效率。目前的估计方法存在准确度低、估计范围小的缺点,尤其在标签数目大于时隙数目的时候估计误差很大。针对这种情况,提出一种新的导数可靠度合并的标签数目估计方法DRCTE(derivative reliabilities combinedtag estimation),该方法统计时隙ALOHA的空白时隙、独占时隙和碰撞时隙的数目,据此对标签数目做出3个初步估计;然后用3种时隙数目与总时隙数目的比值函数的导数作为初步估计的可靠度;最后用可靠度合并3个初步估计,得出最终估计结果。算法合理利用了可靠度高的信息,遏制了可靠度低的信息,具有估计精度高,估计范围大的特点。     

一种新的导数可靠度的RFID标签数目估计

时隙ALOHA是一种分时隙通信方案,对于采用了时隙ALOHA的RFID(radio frequency identification)系统,标签数目估计可以指导时隙数目的选取,有助于优化系统效率。目前的估计方法存在准确度低、估计范围小的缺点,尤其在标签数目大于时隙数目的时候估计误差很大。针对这种情况,提出一种新的导数可靠度合并的标签数目估计方法DRCTE(derivative reliabilities combined tag estimation),该方法统计时隙ALOHA的空白时隙、独占时隙和碰撞时隙的数目,据此对标签数目做出3个初步估计;然后用3种时隙数目与总时隙数目的比值函数的导数作为初步估计的可靠度;最后用可靠度合并3个初步估计,得出最终估计结果。算法合理利用了可靠度高的信息,遏制了可靠度低的信息,具有估计精度高,估计范围大的特点。     

基于STN-LCD控制驱动器的低功耗技术

基于一款超扭曲阵列液晶显示（STN—LCD）控制驱动器的专用集成电路（ASIC）的设计与实现,从功耗管理、时钟规划和总线仲裁三个方面阐述了低功耗系统规划方法;并分析了门控时钟、重定时和逻辑优化等低功耗技术在指令译码器、显示数据存储体等模块中的电路实现．上述方法对高性能的液晶显示控制驱动电路的低功耗设计具有重要的借鉴作用和参考价值．仿真结果表明经过功耗优化设计后的液晶显示控制驱动器的各个数字电路模块的功耗都大为降低．     

新型CMOS数控振荡器

提出了一种新型ＣＭＯＳ数控振荡器的设计．该振荡器由一个结构简单的电流控制振荡器和一组可数控的电流源电路构成,电路结构简单,非常适合作为ＡＳＩＣ单元电路使用,既可单独作为数控振荡器使用,也可用作为数字锁相环中的一个部件．计算机电路模拟结果表明,新型ＣＭＯＳ数控振荡器具有较高的自激振荡频率、较宽的频率变化范围及较高的频率控制精度等特性,在计算机接口电路中有着良好的应用前景．     

一种具有新型解调电路和安全功能的超高频RFID 标签芯片

设计一种具有新型解调电路和安全功能的超高频RFID标签芯片。该解调电路不需要单独的包络检测电路, 而是利用标签芯片已有的整流器的第一级作为包络检测电路。同时还设计了一种特殊的均值检测电路, 输出电压和包络信号之间有很大的电压差, 使得比较器的设计更加容易。受标签和读写器距离的变化影响, 包络信号的直流电压在很大范围内变化, 因此还设计了具有轨到轨共模输入范围的比较器。为了保证标签和读写器之间通信的安全, 在数字基带处理器中集成了128位的高级加密标准算法(AES)。整个标签芯片 采用0.18μm工艺实现, 芯片面积为880μm×950μm。测试结果表明, 标签芯片可以解调出的射频输入信号最小幅度为100 mV, 最大的数据率为160 kb/s。     

RFID系统中的一种新型安全认证协议

射频识别技术（RFID）系统中的读写器与标签之间可以通过发送射频信号实现无线通信,而这种远距离的通信方式在给识别工作带来便利的同时,也使RFID系统面临严峻的安全性问题. 本文提出了一种基于公钥密码体制的安全协议,在标签上使用公钥加密数据,在数据库端使用私钥解密数据,以实现读写器与标签之间的双向认证. 分析表明,该协议能够有效抵御各类攻击,具有良好的安全性. 为了提高执行效率,协议在后台数据库中采用稀疏树的结构存储标签,避免了一般协议中线性搜索数据库带来的巨大运算量,并将时间复杂度由O（N）降为O（log_qN）.     

一种基于随机生成树的多维Q选择算法

射频识别（ Radio Frequency Identification,RFID）中,当标签密度较大时,系统工作效率常常因标签发生碰撞而降低,甚至导致通信错误,这时需要应用防碰撞算法进行纠正。本文在ISO/IEC 18000-6 Type C标准所采用的Q选择防碰撞算法基础上,提出了基于随机生成树的多维Q选择算法（ Multiple Dimensional Q-Selection with Random Tree,MDQRT）。该算法实现了随机Q选择算法与确定性算法的结合。仿真结果显示,该方法降低了设备及能量损耗,并有效提高了整个系统的识别效率。