阀控密封铅酸蓄电池充电控制集成电路设计

为提高阀控密封铅酸(VRLA)蓄电池的充电效率和长期运行的可靠性与安全性,设计了一种智能型阀控密封铅酸蓄电池充电控制芯片,该芯片可控制充电电路实现4种不同模式的充电过程,在微处理器的支持下针对不同应用场合的需要进行编程,交替使用4种模式对蓄电池进行充电,使充电效率及电池组的可靠性与安全性达到最佳化;此外该芯片内部设置了电源的欠压锁定、低电压的监测以及过流保护功能,该芯片已在1.5μm 50 V双极型-互补金属氧化半导体-双扩散金属氧化半导体(BCD)工艺下设计完成.测试结果表明,芯片工作正常,预期的全部充电控制功能均已实现.

低压低功耗模拟集成电路的发展

集成电路的低压低功耗设计已成为当今微电子领域研究的热点。介绍了集成电路(IC)低功耗设计问题的产生,在讨论IC的低功耗设计技术基础上,重点论述了模拟IC的低压低功耗设计问题,介绍了国内外最新的若干模拟IC低压低功耗解决方案及其特点以及实现方法。

基于CAD工具的集成电路RTL质量快速评估方法

随着数字集成电路的飞速发展,设计的规模急剧增大,电路的结构也越来越复杂。使用传统的前端与后端分离的流程已经难以满足产品问市的时间要求。研究一种新的设计流程RTL-QA及其实现的工具平台,前端设计者就能在RTL设计时,从五个方面即代码净化、代码覆盖率、性能、可测性分析、功耗分析,逐一运行自动检查脚本,根据运行结果报告尽早发现代码缺陷,更方便的预测代码的质量和整个设计的性能.该方法在我们成功流片的信息安全SoC芯片中的实际运用说明了该方法的有效性。

高压、高效率白光LED驱动电路的研究与设计

设计了一种高效率的高输入电压,恒定电流输出的白光LED驱动芯片。采用高压工艺,以脉宽调制(PWM)峰值电流的控制方式,实现了宽范围电压输入、恒定电流输出的LED驱动芯片的设计。内部集成了带隙电压基准源,产生0.25V的参考电压。芯片设计采用了高压横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDDMOS),设计了电压预调整电路,实现了输入电压范围在85V-400V间变化,输出电流在1毫安到1安培间设定。芯片仿真结果显示电能转换效率最高可达90%以上。

印制电路板可制造性设计评价模型与知识库

在成品率损失及相关设计特征的基础上 ,分析印制电路板制造过程 ,建立了可进行相对成本估算的可制造性设计四元组评价模型与可制造性设计知识库 ,并介绍了一个过程性知识的实现。最后 ,提出了一个基于计算机支持的协同工作平台的印制电路板互联网可制造性设计系统 ,实现了制造知识更新、设计制造信息共享的功能 。

硬件描述语言VHDL指称语义的研究

VHDL是一种广泛使用的硬件描述语言。但长期以来缺乏严格的形式语义。文章介绍并分析了若干具有代表性的VHDL指称语义的研究工作。在此基础上,简要介绍了作者提出的基于时段逻辑的VHDL语义的框架时对VHDL指称语义的看法。

一种高稳定度片内时钟发生器的研究与设计

本文提出了一种高稳定度片内时钟发生器电路的设计方法.该电路由差动比较器、精确电流产生电路、充放电电路及其控制电路组成.用精确控制的电流对片上电容进行充放电,从而得到了高稳定度的精确时钟信号.电路设计基于CSMC公司的0.5（mCMOS混合信号模型,仿真结果表明,25（C时的输出频率为443kHz,改变环境温度-40~85（C,其频率稳定度为（25ppm/（C.该电路可以在（-（A/D转换器等电路中替代昂贵的温度补偿晶体振荡器（TCXO）作为系统的时钟源.

基于IP-XACT标准的SoC集成方法

为了提高SoC集成设计效率,构建基于IP-XACT标准的CKSoC(C-SKY SoC)设计集成平台.采用自底向上的集成策略,通过IP/子系统两层复用和软硬件资源复用,依次从IP级、SoC核心系统级和SoC芯片级3个层次逐步细化完善系统平台,生成3个不同的平台:RTL仿真平台、FPGA原型仿真平台和门级网表逻辑综合环境,可以显著地提高SoC设计集成效率.双核SoC芯片设计实例展示了CKSoC设计集成平台使用与分析方法,证明了CKSoC设计集成平台的高效性与可行性.

开关型DC-DC控制芯片片上软启动电路设计

针对传统开关型DC-DC控制芯片软启动电路需使用片外电容,且难以实现全片上集成的缺点,提出一种全数字方式实现的片上软启动电路,可实现软启动功能的全片上集成。集成了该电路的控制芯片具有启动平稳、对启动瞬间的电压过冲和电流浪涌具有良好抑制功能等特点。由于减少了芯片的引脚和省去了片外电容,还有利于缩小整机体积,降低系统设计的复杂度和成本。数字电路的可移植性使得此软启动电路可方便地应用于各类DC-DC开关电源。该电路已成功集成在一PWM(Pulse width modulation)型Buck控制芯片中,该芯片在TSMC 0.35μm工艺下流片。测试结果表明芯片成功实现了8 ms的软启动过程,展现了对于过冲电压和浪涌电流的良好抑制能力。

基于优化电路的高性能乘法器设计

为了提高二进制乘法器的速度并降低其功耗,在乘法器的部分积产生模块采用了改进的基4Booth编码和部分积产生电路并在部分积压缩模块应用了7∶3压缩器电路,设计并实现了一种高性能的33×28二进制乘法器.在TSMC 90 nm工艺和0.9 V工作电压下,仿真结果与Synopsys公司module compiler生成的乘法器相比,部分积产生电路速度提高34%,7∶3压缩器和其他压缩器的结合使用减少了约一级全加器的延时,整体乘法器速度提高约17.7%.

髙精度高边电流检测放大器的研究与设计

为了给高效率电源管理类系统中的控制环路部分提供电流检测信号,提出了一种高精度高边电流检测放大器的设计。该放大器的输入级采用共基极接法,针对高低输入共模电平两种情况,采用两种模式切换工作的方式来适应宽输入共模电压。同时,对系统拓扑进行改善,提高系统的电压增益精度。放大器具有输入共模电压范围广且与电源电压无关,对电流检测放大精度高等特点。设计已在1.5μmBCD工艺下实现。测试结果表明,在0 V^20 V的输入共模范围内,芯片都能正常检测高边电流,且当输入共模电压超出电源电压时,芯片也能正常工作,系统对电流测量的增益误差在-0.08%~0.26%之内,实现了预期的性能指标。

一种软硬件结合的容错技术研究

单粒子翻转会使系统发生瞬时故障,基于控制流的错误检测技术,在运行时以基本块为单位由硬件或软件进行签名检验,判断运行是否出错.该技术嵌入签名信息使代码体积膨胀,系统性能下降,存在较多检测盲点.同时当前研究对错误检测后的系统恢复技术尚不成熟.提出一种软硬件结合的控制流容错技术.该技术覆盖大部分的检测盲点,并引入颗粒度校验模式优化代码密度,提高系统性能,同时采用硬件辅助的程序恢复技术来简化恢复流程.本文使用国产嵌入式CK-CPU作为实验平台,实验表明,这种软硬结合的容错技术能以较小的系统开销提高错误检测覆盖率,并针对完全校验模式实现错误恢复的功能.

一种新型的用于高速串行接口电路的单片锁相环电路设计

本文提出了一种新型的适用于USB2.0高速模式480MHz时钟产生的单片锁相环(PLL)电路。该PLL电路由一个鉴频鉴相器电路、一个电荷泵、一个低通滤波器、一个压控振荡器和分频器组成。论文着重对由环型差分对组成的压控振荡器电路进行了优化。电路的设计基于TSMC的0.25μmCMOS混合信号模型,电路的前后仿真结果表明该电路不仅能产生频率为480MHz的时钟信号,并且抖动(jitter)只有2psrms,锁定时间(locktime)是1.8μs,完全满足USB2.0接口芯片对PLL的要求。

基于可扩展标准单元的半定制电路设计方法

针对芯片设计中关键路径优化不足的问题,提出了基于可扩展标准单元的半定制电路设计方法。采用逻辑功效模型分析了关键路径,根据分析结果,通过使用Cadance工具的开发语言编程设计了具有完备驱动能力的扩展单元集,通过使用hspice工具仿真扩展单元的时序,通过使用逻辑功效优化算法将关键路径中延时较大的标准单元替换成具有理想驱动能力的扩展单元从而减少了单元延时,以获得最短路径延时,实现了设计流程自动化,获得了良好的工艺可移植性和设计灵活性;以处理器芯片为实验电路,采用台积电的4种工艺,分别使用扩展单元和标准单元完成了芯片的物理设计和时序仿真。实验结果表明,主流工艺下基于可扩展标准单元的半定制设计方法可以充分优化关键路径和缩短延时,有效地提升电路的主频。

新型振荡采样随机源电路与快速仿真

基于对振荡电路的研究,设计实现了一种振荡采样随机源电路。该电路结构中采用了由组合逻辑电路与复杂反馈回路相结合实现的新型快速振荡器,相较于传统的环形振荡器在保留容易实现、受环境影响小等特点的同时,还有提高随机位产生速率、增强随机性等优势。为实现电路的快速仿真,利用MATLAB/Simulink建立了该随机源的模型,并且为提高仿真准确性,建模过程中考虑了CMOS中的主要噪声,引入噪声模型。最后对系统进行仿真测试,结果表明该模型的输出序列具有较好的随机性。

ECC算法的功耗分析研究

随着旁道攻击方法的提出,在安全领域,就要求各类密码算法在实际应用时需要考虑抵抗此类攻击的能力。利用Simplepower功耗分析工具,对椭圆曲线密码(ECC)加密算法在GF(2m)域上的Montgomery标量乘法进行了抵抗,简单功耗分析(SPA)和差分功耗分析(DPA)的研究。结果表明,目前常用的Montgomery算法具有较好的抵抗SPA攻击的能力,但是对DPA攻击防护不够,从而得出ECC算法的实际应用还需要额外添加抗差分功耗分析的方法,以增强其抵抗DPA攻击的能力。

一种集成数字开关电源补偿器设计

片上集成的数字开关电源(SMPS)控制器采用数字方式的补偿器,能够实现较为复杂的控制策略以达到高性能电源管理。针对普通数字补偿器通常占用较大的片上面积问题,通过分析Boost电路模拟补偿器的数字化方法,提出了全集成的数字补偿器电路方案,并采用了非线性寻址查找存储补偿系数,实现了面积和瞬态响应优化;所提出的方案具有面积小、功耗低、结构简单、易于综合的特点。现场可编程门阵列(FPGA)验证结果表明,采用该补偿器的控制器可应用于数字电源的控制。

基于MEMS的非制冷红外探测器读出电路的设计

基于MEMS的非制冷红外探测器广泛用于军用和民用领域,其中作为探测器核心部件的焦平面探测阵列的读出电路等关键技术的研究至为重要。设计了一块240×320的焦平面探测阵列的读出电路,此电路能够抑制MEMS工艺的波动,减小探测器环境温度的影响。采用HHNEC 0.5μm工艺对此设计流片,其测试结果达到预期目标。芯片输出电压为1.5～3.5V,每帧图像输出时间为16.32ms,可以保证每秒61帧图像输出。

高亮度白光LED驱动控制器设计

针对多种应用条件下高亮度白光LED的驱动要求,提出一种对于不同应用电路拓扑具有广泛适应性的LED驱动控制器芯片.设计采用峰值电流模式控制策略以适应LED的控制特性.针对不同应用拓扑对宽供电电压适应性的要求,引入高精度线性调压器为系统提供稳定的基准电压与工作电压;针对常用的Buck、Boost和Buck-Boost3种拓扑分别提供灵活的接入端口;为支持不同拓扑下的电流检测,构造一个兼具高端与低端电流检测功能的运算放大器;应用分段线性补偿解决斜率补偿中补偿不足或过补偿的问题.芯片实现了3000:1的高调光比,并给出了整个控制器芯片和模块的电路设计.该芯片在1.5μmBCD(bipolar-CMOS-DMOS)工艺下设计与流片,样片测试的结果与设计目标基本一致,取得了预期的效果.

基于恒流/恒压方式的锂电池充电保护芯片设计

针对锂电池的充电保护问题,提出了一种基于恒流/恒压充电方式的充电器芯片的设计方法.电路采用电流镜结构为主体,以多控制参数竞争方法对输出PMOS管的栅极进行控制,实现了恒定电流充电、恒定电压充电和高温调节控制模式,以及各模式之间的平稳过渡.芯片采用CSMC公司的0.6μm双层多晶硅双层金属CMOS混合信号模型设计和流片.仿真及测试结果表明,该电路可实现各充电模式及模式之间的平稳过渡,充电完成后电池电压为4.14-4.22 V,满足±1%的精度要求.