防火墙寄存器技术的FPGA低功耗布线算法研究*

针对减少毛刺能够有效地降低电路功耗,提出了一种基于防火墙寄存器技术的FPGA低功耗布线算法。在布线过程中,一方面运用算法增加防火墙寄存器滤掉毛刺;另一方面通过修改代价函数,动态地调节输入信号的路径,使信号到达查找表输入端的时间基本趋于一致,从而有效地减少毛刺,降低电路的动态功耗。实验结果表明,在运算时间相同的情况下,与其他算法相比,该算法平均能消除约72%～81%的毛刺,降低约4%～8%的功耗,减少约23%～26%的关键路径延时,而只增加4%的触发器。     

一种基于保角变换的环形栅晶体管用作ESD防护器件的建模方法

This paper proposes a novel technique for modeling the electrostatic discharge （ESD） characteristic of the enclosed-gate layout transistors （ELTs）. The model consists of an ELT, a parasitic bipolar transistor, and a substrate resistor. The ELF is decomposed into edge and comer transistors by solving the electrostatic field problem through the conformal mapping method, and these transistors are separately modeled by BSIM （Berkeley Short- channel IGFET Model）. Fast simulation speed and easy implementation is obtained as the model can be incorporated into standard SPICE simulation. The model parameters are extracted from the critical point of the snapback curve, and simulation results are presented and compared to experimental data for verification.     

非线性延时模型及逻辑门优化设计

为了解决信号斜率对逻辑门延时的影响,提出一种基于逻辑努力的非线性逻辑门延时模型.模型引入非线性修正因子,该修正因子通过对仿真数据的模拟,由优化算法求得.针对不同的连线负载,提出模型得到的延时与仿真得到的延时误差小于3％.仿真结果表明,在不同的连线负载下,采用该模型优化设计的译码器延时最小,验证了模型的有效性.     

A pseudo differential Gm-C complex filter with frequency tuning for IEEE802.15.4 applications

This paper presents a CMOS G_m-C complex filter for a low-IF receiver of the IEEE802.15.4 standard.A pseudo differential OTA with reconfigurable common mode feedback and common mode feed-forward is proposed as well as the frequency tuning method based on a relaxation oscillator.A detailed analysis of non-ideality of the OTA and the frequency tuning method is elaborated.The analysis and measurement results have shown that the center frequency of the complex filter could be tuned accurately.The chip was fabricated in a standard 0.35μm CMOS process,with a single 3.3 V power supply.The filter consumes 2.1 mA current,has a measured in-band group delay ripple of less than 0.16μs and an IRR larger than 28 dB at 2 MHz apart,which could meet the requirements of the IEEE802.15.4 standard.     

低热梯度导向的三维FPGA互连通道网络架构研究

该文针对3维FPGA (3D FPGA)芯片存在的散热问题,提出具有低热梯度特征的互连网络通道结构,力图解决传统FPGA匀称互连通道设计在芯片堆叠实现上产生的温度非平衡现象。该文建立了3D FPGA的热阻网络模型;对不同类型的通道线对3D FPGA的热分布影响进行了理论分析和热仿真;提出了垂直方向通道网络非均匀分布的3D FPGA通道结构,实验表明,与给定传统FPGA互连通道结构相比,采用所提方法实现的3D FPGA设计架构能够降低76.8%的层间最高温度梯度,10.4%的层内温度梯度。     

基于四值脉冲参数模型的单粒子瞬态传播机理与软错误率分析方法

随着工艺尺寸的不断缩小,由单粒子瞬态(Single Event Transient, SET)效应引起的软错误已经成为影响宇航用深亚微米VLSI电路可靠性的主要威胁,而SET脉冲的产生和传播也成为电路软错误研究的热点问题。通过研究SET脉冲在逻辑链路中的传播发现：脉冲上升时间和下降时间的差异能够引起输出脉冲宽度的展宽或衰减;脉冲的宽度和幅度可决定其是否会被门的电气效应所屏蔽。该文提出一种四值脉冲参数模型可准确模拟SET脉冲形状,并采用结合查找表和经验公式的方法来模拟SET脉冲在电路中的传播过程。该文提出的四值脉冲参数模型可模拟SET脉冲在传播过程中的展宽和衰减效应,与单参数脉冲模型相比计算精度提高了2.4%。该文应用基于图的故障传播概率算法模拟SET脉冲传播过程中的逻辑屏蔽,可快速计算电路的软错误率。对ISCAS89及ISCAS85电路进行分析的实验结果表明：该方法与HSPICE仿真方法的平均偏差为4.12%,计算速度提升10000倍。该文方法可对大规模集成电路的软错误率进行快速分析。     

自偏置PLL电源噪声敏感度分析

该文提出一种基于传递函数的有效方法,可以预测自偏置PLL电源噪声引起的抖动性能。PLL的复制偏置调整器的电源噪声敏感度由小信号分析提取,分析表明需要在闭环带宽和电源噪声敏感度之间做权衡。作为例子,该文分析了一款具体的自偏置PLL电路的电源噪声性能,该PLL为一款相位插值CDR提供时钟。所提方法与瞬态仿真的结果进行了对比,结果表明该方法可以预测周期抖动数值,具有相当精度。同样,该方法也对提高自偏置PLL噪声性能有指导意义。     

面向DVB-S2标准LDPC码的高效编码结构

面向DVB-S2标准LDPC码,该文旨在实现一种基于FPGA的高效编码结构,提出一种快速流水线并向递归编码算法,可以显著提高编码数据信息吞吐率。同时,通过并向移位运算和并向异或运算的处理结构计算编码中间变量及校验位信息,在提高编码并行度的同时可有效减少存储资源的消耗。此外,针对动态自适应编码的情况优化了LDPC码编码存储结构,有效复用了数据存储单元和RAM地址发生器,进一步提高FPGA的硬件逻辑资源利用率。针对DVB-S2标准LDPC码,基于Stratix IV系列FPGA的验证结果表明,所提编码结构在系统时钟为126.17 MHz时,编码数据信息吞吐率达20 Gbps以上。     

开关电容式闭环微加速度计的稳定性研究

该文对开关电容式闭环微加速度计的系统稳定性进行了深入研究。提出了可通用于该类微传感系统的动态特性分析方法,并具体研究了传感器品质因子、力反馈延迟、电路补偿单元的参数多种因素对系统稳定性的影响。基于 CMOS工艺实现了一款接口电路芯片实例,实验结果表明,充分的电路补偿设计对于保证系统稳定性十分关键,实际的系统稳定边界与理论分析结果也较为吻合,从而证明了理论分析方法的正确性。     

针对电容型MEMS读出电路噪声与失调的优化

This paper presents a high precision CMOS readout circuit for a capacitive MEMS gyroscope. A continuous time topology is employed as well as the chopper noise cancelling technique. A detailed analysis of the noise and mismatch of the capacitive readout circuit is given. The analysis and measurement results have shown that thermal noise dominates in the proposed circuit, and several approaches should be used for both noise and mismatch optimization. The circuit chip operates under a single 5 V supply, and has a measured capacitance resolution of 0.2 aF/√Hz. With such a readout circuit, the gyroscope can accurately measure the angular rate with a sensitivity of 15.3 mV/°/s.