创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践

介绍了四川大学微电子学实验室的建设成果及微电子学专业教学改革的实践措施。

一种宽电源电压的高精度带隙基准电路的设计

设计了一种宽电源电压的高精度带隙基准电路.在综合考虑精度、电源抑制比(PSRR)、宽电源电压要求和功耗等因素的基础上,采用了一种由基准电压偏置的,增益和电源抑制比大小相近的运算放大器解决方案.设计采用CSMC0.5μm CMOS工艺,电源为3.3V.Cadence Spectre仿真表明,当温度在-40℃~125℃,电源电压在2.56V^8V时,输出基准电压平均值为1.290V,变化0.793mV,有效温度系数为3.72ppm/℃;室温下,在低频时具有-97dB的PSRR,在100kHz时为-69dB,功耗为180μW.

CMOS电路的低功耗逻辑综合

针对CMOS电路的功耗来源提出了一种低功耗综合流程.这种综合流程在不改变原有电路设计的前提下同时采用了门控时钟、操作数隔离和门级功率优化来降低功耗.对一个PTC(PWM/Timer/Counter)控制器的仿真表明,这种流程可以降低电路功耗57%,与仅使用门控时钟的流程相比可以进一步降低电路功耗21%.

微控制器的流水线设计及时序优化

基于时序最优化原则和微控器体系结构原理,从指令执行机构和数据运算通路两方面入手,改进微控器的时序部件,从而提升了系统最高工作频率.最后,对比给出时序分析结果,验证前述理论分析.

一种精度可调的数字控制移相原理

介绍了一种可编程数字控制的移相原理，通过该原理可以设计一种精度可调的数字控制移相器。该原理主要通过一种倍频器倍频因子可调的方式来实现。文中设计的移相器可以在0～360°中达到任意度数的移相，其精度可以达到1°。并可通过精度控制输入信号，进一步提高精度。最后的仿真波形证实了这种原理的可行性。

一种用于IR-UWB的数控环形振荡器设计

设计了一个应用于超宽带脉冲无线电(IR-UWB)通信系统的数控环形振荡器(DCRO).DCRO采用3调谐,包括电压粗调谐和开关变容管精调谐,逐级提高调谐精度.提出了一种新型延时单元,采用多环路结构,提高了环形振荡器的振荡频率,降低了功耗.设计采用CSMC 0.18μm互补金属氧化物半导体工艺,电源电压1.8V,使用SpectreRF仿真验证,数控环形振荡器的调谐范围为3～8.6GHz,调谐精度为2MHz,当工作频率在8.6GHz时,偏离主频10MHz处相位噪声为-112.4dBc/Hz,功耗为20mW.

汽车智能雨刮器专用控制芯片

针对目前汽车电子市场上专用集成电路的低使用率和良好前景,设计了一款应用于汽车智能雨刮器控制系统的专用集成电路控制芯片。控制芯片对车速信息和红外传感器采集的雨量信息进行综合处理,从而控制雨刮器工作在高速和间歇两个状态。其中,车速因子的引入有效增强了系统对雨刮器工作状态控制的合理性及准确性。芯片采用华润上华0.5μm CMOS DPTM数模混合电路工艺,具有面积小、成本低、功耗低、可靠性高等特点,是一款具有知识产权的高性价比芯片,在交通运输领域有着广泛的应用前景。

一种单电源供电的十位双积分A/D转换器

设计了一种改进的双积分A/D转换器,通过采取2种模式积分的方法实现了+5V单电源供电,克服了传统双积分A/D转换器需要双电源的弊端。重点考虑可处理输入信号范围以及功耗的优化,并使用栅压自举开关保证了A/D转换的精度。整体电路设计基于CSMC0.5μm 2P3M CMOS工艺,使用Cadence Spectre进行仿真,在5V供电情况下达到10bit精度,转换速率>10Kb/s,输入电压范围达到0~5V,INL<1/2LSB,系统功耗2.636mW。

利用ISE-TCAD分析和设计SCR结构的片上静电保护电路

传统的片上静电放电(ESD)保护电路设计主要基于尝试性和破坏性的实验,这种方法不利于产品的推出[1]。提出使用ISE-TCAD工具对ESD保护电路进行模拟和优化,以快速地获取面积参数。并以某一典型0.6μm CMOS工艺的可控硅整流器(SCR)结构为例,进行ESD人体放电模型的模拟和面积估算,达到了缩短设计周期,和增加设计成功率的目的。

基于不对称互补的恒跨导全摆幅输入级

提出一种不对称互补的输入级结构,实现了在整个共模范围内的恒跨导。两种实现方法分别是:PMOS差分对截止时,NMOS差分对开始工作;NMOS差分对截止时,PMOS差分对开始工作,两个差分对有主辅之分。在SMIC的0.18μm工艺条件下,设计仿真了这种输入级,使得电路结构简单,并能得到更平坦的跨导,适合用作恒跨导运算放大器的输入级。

利用ISE-TCAD分析和设计SCR结构的静电保护电路

传统的ESD保护电路设计主要基于尝试性和破坏性的实验,这种方法不利于产品的推出[1]。文中提出使用ISE-TCAD工具对ESD保护电路进行模拟和优化,以快速地获取面积参数。并以某一典型0.6μmCMOS工艺的可控硅整流器(SCR)结构为例,进行ESD人体放电模型的模拟和面积估算,达到了缩短设计周期和增加设计成功率的目的。

CMOS数控振荡器设计

设计并讨论了一种新颖的完全基于CMOS静态逻辑反相器设计的数字控制振荡器DCO结构(Digitally-Controlled Oscillator),这种数字控制振荡器采用全数字电路构成,较之LC振荡器更加易于设计和制造,适合于高频高性能数字锁相环的应用。电路结构的仿真采用Spectre仿真器,基于STMicroelectronics CMOS 90nm工艺,在1.2V电源电压下实现了1GHz～6GHz的数控振荡频率变化范围,功耗为0.1mW～3mW,10MHz的频率偏移处的相位噪音约为-114dBc/Hz。

缩微影像计算机辅助检索研究

讨论了实现缩微影像计算机辅助检索的原理、方法,以及在系统规划、缩微拍摄及计算机建库、系统启动程序的设计等方面的若干技术问题;介绍了建立缩微影像联机检索过程中的设计思路和实现方法.

创新团队构建了大学生自主学习、自主研究的创新平台

大学生自主参与项目，不仅达到了教学目的，同时更加灵活而全面地对大学生实现了科学与人文精神的双重熏陶，大学生在创新实践中获得了创新能力的培养，有效地提高了综合素质。创新性实验计划是在教育理念和教学方式方面作出的一次重大改革，通过创新团队构建大学生自主学习、自主研究创新平台，将成为重要的创新性教育改革计划与措施。

一种改进跨导运放的采样保持电路

采样保持电路的信号精度和建立速度直接影响到整个流水线型模数转换器的分辨率和转换速率.本文改进了辅助运放的共模反馈结构,解决了传统结构中跨导运放连续时间共模反馈(CMFB)电路设计困难,偏置电路复杂的问题,使用工作在饱和区边沿的MOS管对实现反馈结构,使输出共模电平在1.65 v快速稳定.该采样保持电路基于0.5μm 2P3M CMOS工艺,使ADC达到了10位,40 MHz的性能,一级采样电路在3.3 V的电压下其功耗为6 mW.

一种自适应峰值检测电路的设计

针对传统闭环峰值检测电路不能准确检测出每一个峰值的缺点,设计了一种自适应峰值检测电路.利用输入信号的斜率作为控制信号,控制采样保持电路实现峰值检测.该电路确保检测与峰值同步,对峰-峰时间间隔不定的信号都能够准确检测出每一个峰值,并具有检测误差小、电压下降率低等优点.设计采用CSMC 0.5μm工艺,在5 V电源供电下,检测误差小于0.3 mV,电压下降率小于1.68μV/μs,应用频率范围20 Hz～1 KHz,最小可分辨峰-峰时间间隔为5μs,整体电路功耗14.7 mW.

高精度轨对轨CMOS峰值检测电路设计

设计一种高精度轨对轨CMOS峰值检测电路.基于信号"先缩小后放大",在MOS采样开关管控制下电源对存储电容充电,该电路实现了轨对轨峰值检测,降低了检测电路的工作电流,提高了MOS开关管的速度和峰值检测的精度.该电路设计基于CSMC0.5μm CMOS工艺,采用了5 V单电源,检测精度小于1 mV,检测电压范围为0～5 V,整个检测电路的静态电流消耗为2 mA,正常工作频率为0.1 Hz～10 KHz.

自偏置的多段曲率校正带隙基准源

典型的带隙基准电压源电路是由CMOS工艺产生的具有负温度系数的寄生横向BJT的发射结电压V_(EB)和具有正温度系数的热电压V_t相补偿产生零温度系数的基准带隙电压源.但是V_(EB)与温度不是线性关系,因此V_(REF)需要被校正.本文介绍了一种高精度自偏置多段二次曲率补偿的CMOS带隙基准电压源.采用0.5μm CMOS工艺、工作电压为3.3 V,该芯片室温下功耗为94μW.设计在0℃～75℃有效温度系数达到了0.7 ppm/℃.

一种实现末位校正的Pipelined ADC设计

设计了一个基于CSMC 0.5μm 2P3M CMOS工艺的Pipelined ADC.改进了末位量化的算法,通过对最低位的输出进行校正来消除误码,提高转换的精度.并优化设计了全电路的OTA模块,在增加一级单元的情况下,控制功耗为75 mW.在3.3 V电压供电的情况下,可以处理2V范围的输入电压,无杂散动态范围(SFDR)达到67.1 dB.