一种用于ECG信号采集的低功耗仪表放大器

设计了一种用于心电图信号采集的电流反馈型仪表放大器。输入级采用折叠共源共栅结构,有效提高了共模抑制比。采用电流分流技术,设计了小跨导值G_m-C高通滤波器,实现了人体低频噪声的隔离和直流失调的抑制。该仪表放大器采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺进行设计。结果表明,在1.8 V电源电压下,功耗为168.8 μW。在0.2~200 Hz带宽范围内,增益为35.7 dB,共模抑制比为142.1 dB,输入参考噪声为110 nV/Hz@202 Hz。     

基于快速滤波算法的卷积神经网络加速器设计

为减少卷积神经网络(CNN)的计算量,该文将2维快速滤波算法引入到卷积神经网络,并提出一种在FPGA上实现CNN逐层加速的硬件架构。首先,采用循环变换方法设计行缓存循环控制单元,用于有效地管理不同卷积窗口以及不同层之间的输入特征图数据,并通过标志信号启动卷积计算加速单元来实现逐层加速;其次,设计了基于4并行快速滤波算法的卷积计算加速单元,该单元采用若干小滤波器组成的复杂度较低的并行滤波结构来实现。利用手写数字集MNIST对所设计的CNN加速器电路进行测试,结果表明：在xilinx kintex7平台上,输入时钟为100 MHz时,电路的计算性能达到了20.49 GOPS,识别率为98.68%。可见通过减少CNN的计算量,能够提高电路的计算性能。     

一种60 GHz CMOS高效率功率放大器

为了满足短距离无线高速传输的应用需求,基于SMIC 90 nm 1P9M CMOS工艺,设计了一种可工作在60 GHz的功率放大器(PA)。该PA为单端三级级联结构。采用顶层金属方法,设计具有高品质因子的小感值螺旋电感,用于输入、输出和级间匹配电路,以提高电路的整体性能。通过减少传输损耗和输出匹配损耗,提高了附加功率效率。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,该PA的功率增益为17.2 dB,1 dB压缩点的输出功率为8.1 dBm,饱和输出功率为12.1 dBm,峰值功率附加效率为15.7%,直流功耗为70 mW。各性能指标均满足60 GHz通信系统的要求。     

一种低暗计数率CMOS单光子雪崩二极管

基于标准0.18μm CMOS工艺设计了一种新型单光子雪崩二极管(SPAD)器件。该SPAD以p-well/n-well轻掺杂雪崩结作为器件的核心工作区域,同时利用三个相邻n阱间的横向扩散在pn结边缘形成n-虚拟保护环以提高器件的性能。采用Silvaco软件对该器件的电场分布、响应度、击穿电压、光子探测效率和暗计数率等性能参数进行了仿真分析。仿真结果表明:当SPAD器件的光窗口直径为20μm且n阱间隙宽度为1.4μm时,其雪崩击穿电压为13V;在过偏压为1V时,其探测效率峰值和暗计数率分别为37%和0.82kHz;在450~700nm波长范围器件的响应度较好,且在500nm处达到峰值0.33A/W。