用于电荷域流水线ADC的1.5位子级电路

针对高速高精度模数转换器的性能依赖于高增益带宽积运放而导致较大功耗的问题,提出了一种基于斗链式电荷器件的电荷域流水线1.5位子级电路.该子级电路使用增强型电荷传输电路来实现电荷传输和余量电荷计算,去除了传统流水线模数转换器中的高性能运放,可大大降低模数转换器的功耗.基于所提出的1.5位子级电路,在0.18μm CMOS工艺条件下,设计了一款10位、250MS/s电荷域流水线模数转换器.测试结果表明,该模数转换器样片在全速采样时对于9.9MHz正弦输入信号转换得到的无杂散动态范围为644dB,信噪失真比为56.9dB,而功耗为45mW.

基于功能的SoC可测试性设计及系统级调试

可测试性设计技术是SoC设计中的一个重要技术。在设计8位SoC系统芯片时,不仅考虑到可测试性设计,而且还利用OCI模块上的JTAG接口。可以方便地与板级系统相结合,能够快速对芯片进行功能验证和系统调试,大大缩短产品的上市时间。

一种基于ARM7TDMI的用户可重构SoC构架研究

提出了一种基于ARM7TDMI嵌入式内核用户可重构系统芯片构架。该架构由ARM系统的固定逻辑、重构控制模块、数据总线接口控制模块组成,相对于专用系统芯片或FPGA,该架构表现出很大的突出的灵活性、高效性。最后还对用户可重构芯片的集成开发环境及联合仿真等方面进行了详细的论述。

基于8位CPU核的混合信号SoC验证技术

数模混合系统芯片(SoC)验证技术是SoC设计中的一个难点。文中基于8051核总线构建一个8位SoC设计验证平台,利用NC-SIM的数字仿真环境和Hsim的模拟仿真环境相结合的方式,对整个混合电路进行验证。该验证环境是建立在IP复用规范的基础上,具有很强的可移植性。同时该环境使用的激励文件和IP可以被一起设计复用,因此在仿真精度和仿真速度都能够得到保障的前提下,可以大大减轻电路混合验证的工作量。通过该混合验证环境,成功设计一个8位SoC芯片,功能和性能指标都达到用户要求。

基于改进CORDIC算法实现高速直接数字频率合成器

设计实现了一种高速直接数字频率合成器。利用混合CORDIC算法的思想,用混合角度集代替传统正切角度集,并讨论了在二进制格式下的中间值,采用改进的混合差分CORDIC算法实现了相位幅度的转换。在确保算法的迭代精度和收敛区间的前提下,避免了传统算法中旋转方向依赖于上一次迭代的现象,提高了数据的吞吐量;同时消除了常用冗余算法引进额外电路的情况。分析了采用CORDIC算法所带来的误差,综合考虑精度和电路复杂度,确定字长和迭代次数获得14位的输出有效位。经0.18μm6M2P CMOS工艺流片,在1GHz的工作频率下,输出信号在98.6MHz处,SFDR为68.39dB,整个芯片面积为4.19mm×3.17mm。

用于16bit 100MS/s ADC的高精度参考电压产生电路

设计了一种应用于16bit 100MS/s流水线模数转换器的输出可调参考电压产生电路.通过采用电流求和以及浮动电流源控制技术,设计了一种快速响应、高精度、输出电压可调的参考电压缓冲器.该缓冲器通过采用推挽输出和复制电路结构,在进一步提高输出参考电压的电源抑制比的同时,减小了输出阻抗.16bit 100MS/s模数转换器电路采用0.18μm 1P6M 1.8VCMOS工艺实现,测试结果表明,参考电压产生电路模块的功耗为23mW,面积为1.3mm×2.0mm,在-55℃~125℃范围内的温度系数为16×10^(-6)℃^(-1);整体模数转换器电路在全速采样条件下对于10.1MHz的输入信号得到的信噪比为76.3dB,无杂散动态范围为89.2dB,功耗为300mW,面积为3.5mm×5.0mm.

一种新型高精度低压CMOS带隙基准电压源

为消除运算放大器失调电压对带隙电压精度的影响,采用NPN型三极管产生ΔVbe,并设计全新的反馈环路结构产生了低压带隙电压.电路采用SMIC 0.18μm CMOS工艺实现,该新型低压带隙基准源设计输出电压为0.5V,温度系数为8ppm/℃,电源抑制比达到-130dB,并成功运用于16位高速ADC芯片中.

流水线A/D转换器最新研究进展

基于运算跨导放大器(OTA)和开关电容的流水线A/D转换器(ADC)需要使用高增益大带宽OTA来保证其速度和精度。在纳米级CMOS工艺条件下,高性能OTA的设计和实现更加困难,功耗更大,成为基于OTA的流水线A/D转换器提高速度和精度的瓶颈。介绍了流水线ADC的基本原理,阐述了基于OTA和开关电容的流水线ADC的实现技术、性能瓶颈及其在纳米级CMOS工艺条件下实现的主要限制,综述了国际上针对基于OTA和开关电容的流水线ADC的各种限制所提出的几种最新设计技术及其研究进展。

一种用于高速高精度DAC的可编程基准源

高精度高稳定性基准源电路是电流模式DAC电路的关键电路模块。采用VEB线性化补偿技术、级联PNP结构和可编程技术,设计了一个高精度可编程基准源电路。测试结果表明,温度从0℃上升到+80℃时,基准电压变化仅为1.4mV,温度系数达到了14ppm/℃。整个可编程基准源电路模块的芯片面积为0.45×0.6mm2。

高频电缆的传感特性及应用研究

分析了高频信号在电缆中的传感特性 ,在信号传输方程的基础上 ,对信号的反射及部分反射状态作了分析 ,进而提出了应用于高速系统速度测量的一个新的应用方案 ,并通过实验验证了方案的可行性 .

一种新型CMOS带隙基准电压源

传统带隙基准源电路采用PNP型三极管来产生ΔVbe,此结构使运放输入失调电压直接影响输出电压的精度。文章在对传统CMOS带隙电压基准源电路原理的分析基础上,提出了一种综合了一阶温度补偿和双极型带隙基准电路结构优点的高性能带隙基准电压源。采用NPN型三极管产生ΔVbe,消除了运放失调电压影响。该电路结构简洁,电源抑制比高。整个电路采用SMIC 0.18μmCMOS工艺实现。通过Cadence模拟软件进行仿真,带隙基准的输出电压为1.24V,在-40℃~120℃温度范围内其温度系数为30×10-6/℃,电源抑制比（PSRR）为-88 dB,电压拉偏特性为31.2×10-6/V。

超标量DSP的片上调试与实时跟踪支持

针对嵌入式系统日益严峻的调试挑战,提出并实现了一种基于32 bit超标量DSP内核的片上调试与实时跟踪架构。该架构通过设计专用的跟踪接口与其他硬件资源,并扩展JTAG端口、存储器保护逻辑与流水线控制逻辑,以较低的硬件开销实现对内核的实时运行控制、内部寄存器与存储器的非侵入访问、带复杂触发条件的断点与观察点设置、硬件单步以及程序流的实时跟踪等典型特征的支持,可满足绝大部分嵌入式系统的开发与调试需求。

0．8μm SOI CMOS技术及电路研制

SOI CMOS技术在一些特殊应用领域中有着体硅无法比拟的优势文中叙述采用SIMOX材料和0.8μm SOI CMOS工艺加固技术成功研制出抗辐射性能较好的器件和电路,并且给出了SOI CMOS器件的特性随辐照总剂量的变化关系,试验电路通过了总剂量500 Krad(Si)钴60γ射线辐照实验。

静态超标量MCU-DSP内核的Load先行访存调度

针对嵌入式控制与数字信号处理混合应用领域,建立了一种基于MCU-DSP融合架构处理器的Load先行机制。该内核使用静态超标量技术,拥有整数、存取、循环三条流水线,并采用特殊的四级流水。在存取流水线中,Load先行机制通过动态调度指令的访存顺序,实现了Load指令对Store指令的先行,提前了整数流水线中运算操作数的准备,加快了流水线的处理速度。

一种DSP的快速上下文切换机制

针对嵌入式系统实时控制和信号处理的需求,建立了一种基于DSP架构的快速上下文切换机制,为实时处理提供了有力支持。机制采用两条独立的总线,分别用来传送地址和数据信息,实现地址和数据信息的并行传输,增加了上下文保存和恢复的带宽;同时应用影子寄存器与通用寄存器之间的切换,有效减少了对存储器的访问;引入对上下文的延后保存和提前恢复操作,解决了任务或中断嵌套调用时的低效问题,显著地提高了上下文切换的速度。

基于模型设计的数字下变频系统的实现

为实现对高速中频数字信号的降频、降速和滤波,得到低速零中频的数字基带信号,利用Matlab的Simulink工具箱中的DSP Builder的高级模块库设计模型系统,在模型系统中加入时钟频率和通道数等顶级设计约束脚本,设计优化流水线的RTL系统。给出Matlab与Modelsim仿真的结果分析以及综合、布局布线后的占用资源的对比,仿真结果表明了该系统设计方案和参数设置的正确性与实时性。

利用DMA模块的图像采集处理系统的优化设计

提出了一种利用DSP片内DMA模块进行数据搬移和存储处理,并应用于身份证识别系统的优化设计方案。该方案主要是基于原系统无法满足高速、大量的A/D采样数据的存储和处理而进行设计的。利用DMA的高效性和实时性,将A/D采样数据通过DMA模块再通过并口XINTF直接存储到片外SDRAM中,同时处理后的信号也可以直接通过USB3.0发送到上位机,提供一条高效的数据通路。在完成新系统的CMOS图像传感器、光电传感器、DSP、FPGA、SDRAM和USB3.0接口等硬件的功能实现后,最后测试验证了优化设计后的系统是可实行的,并能适应更广泛的使用领域。

应用于LCOS显示芯片的MIPI DSI驱动接口IP设计

硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)微显示,它结合了液晶显示与CMOS集成电路两者各自优点~[1],广泛应用于各种便携式移动电子设备中,是一种极具发展前途的新型平板显示技术。传统显示驱动接口在低功耗、低EMI、高传输速率方面难以满足当前便携式移动电子设备的要求,针对上述问题,设计了一种基于MIPI协议并且适用于LCOS显示芯片的视频显示接口。

一种多发射DSP的数据相关控制

超标量技术的应用,使DSP设计中的数据相关控制变得尤为重要。介绍并实现了一种多发射DSP的数据相关控制机制。在指令的译码和执行周期进行寄存器地址指针比较,根据比较器的结果及指针有效信号检测指令间的数据相关,再通过结果前推与寄存器冒险控制相结合的方式来消除数据依赖,减少流水线的停顿,提高处理器的性能。

支持多种精度小数的运算单元设计

针对DSP在应用中大量的使用不同精度的小数运算,对数据运算单元进行详细设计.通过对Q15格式小数计算特点的分析,增加多精度累加型数据格式,满足乘累加过程中对于精度的要求.同时,对执行部件的时延进行分析评估后,合理的划分流水线,在满足DSP计算功能的同时,还能够达到较高的工作频率.通过典型的数字信号处理算法核心,对本设计性能进行量化分析.在TSMC 65nm的工艺条件下,其时钟频率达到500MHz.