应用于睡眠定时器的纳瓦级功耗超低电压张弛振荡器

在物联网(IoT)系统中,为了节省功耗引入了电阻电容(RC)张弛振荡器。针对无补偿的传统RC振荡器频率容易受到电源和温度影响的问题,本文所采用的前向体偏置(Forward Body Biasing,FBB)技术降低了低电源电压数字缓冲器的温度漂移,进一步的,本文同时利用亚阈区金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET,简称MOS)泄漏电流补偿技术(Subthreshold Leakage Current,SLC)和泄漏电流抑制技术(Subthreshold Leakage Suppression,SLS)。相比于传统结构振荡器,温度稳定性提升了约38倍。本文基于65 nm CMOS工艺设计了一款RC张弛振荡器,在室温0.4 V的电源电压下,功耗为8.1 nW,工作频率为4.4 kHz,能量效率为1.84 nW/kHz。在-30~90℃的范围内,振荡器的温度稳定性为75.1 ppm/℃。

一种适用于能量收集系统的低功耗张弛振荡器

为满足微小能量收集系统的低电压、低功耗应用需求,设计了一种低温度系数的低功耗、小面积的张弛振荡器。使用自偏置Cascode复合晶体管结构分别代替传统倍增电流偏置电路中的大电阻和振荡器核心电路中在比较器输入端生成电压参考的大电阻,实现低功耗,同时达到减小电路面积,提高集成度的目的。采用0.18μm CMOS工艺进行设计,仿真结果表明,该振荡器可在0.8~1.2 V的电源电压下正常工作,在工作频率为2.2 kHz时,功耗为30 nW,工作频率的温度系数TC可达1.03×10^(-4)/℃,芯片面积相对于同类电路至少减小了70%。

一种低温漂张弛振荡器设计

针对传统张弛振荡器输出频率的稳定性易受温度影响的问题,设计了一种结构简单的低温漂张弛振荡器。将MOS管的阈值电压作为参考比较电压,无需考虑比较器偏移电压的影响,偏置电流电路提供与阈值电压有关的电容充电电流,可以抵消参考比较电压温度系数对振荡器输出频率的影响,最终使其对温度的稳定性只受电阻温漂的影响。设计中电阻采用相反温度系数的串/并联复合的拓扑结构,能有效降低电阻温漂对输出频率温度稳定性的影响。该振荡器采用0.35μm BCD工艺实现,已集成应用于一款温度传感芯片,振荡器单元尺寸为0.25 mm×0.3 mm,电源电压为3.3 V,功耗约为15μW。测试结果表明,当电源电压在3~3.6 V变化时,输出频率变化小于0.34%;当温度从-55℃变化到125℃时,输出频率的温度系数为83.6×10^(-6)/℃。

基于张弛振荡器的高精度体温计芯片设计

阐述基于张弛振荡器的温度测量电路,将热敏电阻值变化转变为数字化频率信号送系统处理,降低芯片对工艺的要求,温度测量电路应用于便携式电子体温计芯片。

基于张弛振荡原理的触摸感测电容设计

投射电容式触摸屏的关键问题在于采用稳健可靠的感测电路并设计合适的感应层图案以及相应的触点算法来提高可靠性并降低成本。文章介绍了一种基于张弛振荡原理的电容触摸感测系统设计方案,运用该方案测试了投射电容式触摸屏的电容值并对数据进行了分析,为开辟单点或多点触摸算法提供依据。

反馈时滞对van der Pol振子张弛振荡的影响

研究反馈控制环节时滞对van der Pol振子张弛振荡的影响.首先,通过稳定性切换分析,得到了系统的慢变流形的稳定性和分岔点分布图,结果表明,当时滞大于某临界值时,系统慢变流形的结构发生本质的变化.其次,基于几何奇异摄动理论,分析了慢变流形附近解轨线的形状,发现时滞反馈会引起张弛振荡中的慢速运动过程中存在微幅振荡,其中微幅振荡来自于内部层引起的振荡和Hopf分岔产生的振荡两个方面;同时,时滞对张弛振荡的周期也具有显著的影响.实例分析表明理论分析结果与数值结果相吻合.

一类加保护的电子张弛振荡电路的行为特性

证明了一类加保护的电子张弛振荡电路可以由一组不连续保守映象来描述 .因为系统映象的不连续性而导致映象具有不可逆性 ,使得这个不连续保守系统展示出非常特殊的“类耗散”行为 ,文中报道了在该系统中发现的规则类吸引子和混沌类吸引子 .

一种单电源低功耗OTA-C张弛振荡器

提出了一种基于电流模施密特触发器的单电源低功耗OTA-C张弛振荡器。该振荡器可以在3.3V和5V单电源下工作,功耗小于35μW,其频率可以由OTA的偏置电流近似线性调整,振幅可以由控制电流Ictrl近似线性调整,而频率几乎不变。该电路已成功地集成到AMI705/706/707/708/813L系列芯片中。

基于电流模式施密特触发器的CCCII±张弛振荡器

提出了一种基于电流模式施密特触发器的CCCII±张弛振荡器。该电路的振荡信号周期可由接地电容线性改变,而频率则与CCCII±的偏置电流成正比,PSPICE仿真结果与理论分析相符。

风激拉索张弛振荡的最优控制分析

研究斜拉索在横向风力作用下多模态张弛振荡的最优控制。建立索受控和风力作用的非线性运动方程,导出索横向运动的偏微分振动方程,运用Galerkin法转化为常微分方程组,以描述受控索的多模态张弛振荡;根据最优控制的动态规划原理确定非线性控制力,应用平均法解得该系统自激振动及其稳定性的分析解,通过分析和数值模拟说明该最优控制能够有效地抑制索的张弛振荡。

一种CMOS张弛振荡器的设计与分析

针对在较宽的电源电压和温度变化范围内一般的振荡器频率误差较大的问题,研究并设计了一种广泛用于电荷泵(ChargePump)电路和DC/DC电压转换电路的高稳定性的CMOS型OTA-C张弛振荡器;该振荡器利用基准电流源产生的恒流源对电容进行充放电,同时利用高速度、低功耗的跨导运算放大器OTA作比较器比较阈值电压,再经整形滤波电路产生频率为1MHz方波信号;该电路采用0.6μm的CMOS工艺设计,利用Hspice进行仿真验证,结果表明,温度在-40℃~85℃,同时电源电压在2.6V^5.5V之间变化时,该张弛振荡器振荡频率随温度和电源电压的变化很小,总体误差在±2.5%以内,比较适合于产生低速时钟信号;此电路已成功集成到某型DC/DC电压转换芯片之中。

基于张弛振荡器和最小二乘法的量化方法

用软件设计替代部分硬件设计,降低硬件系统复杂度,提高系统性价比。设计了一款简化张弛振荡器,对电路系统进行理论分析和实际测试。采用最小二乘法对测试数据进行拟合。对拟合结果进行对比分析。采用分段拟合方法,有效降低了拟合多项式的幂次数和拟合误差,提高了数据拟合度,优化了基于简化张弛振荡器的量化数学模型。在温度检测系统中得到应用,系统运行稳定,误差小于0.1℃.

一种基于恒压源充放电的高精度张弛振荡器的设计

在介绍传统张弛振荡器工作原理的同时,分析张弛振荡器输出频率产生误差的原因,从而得出基于恒压源充放电的张弛振荡器能更好地减小由于电路延时引入的误差。该振荡器在振荡的低阈值点处引入钳位电路,克服了恒压源充放电张弛振荡器在低阈值点处可能引入较大误差的不足。另外,使用带隙基准电压源来充电及设定高低阈值点,所以基于恒压源充放电的张弛振荡器具有良好的温度特性。良好的温度特性加上电路延时带来的影响被极大地削弱,使得基于恒压源充放电的张弛振荡器更加稳定、精确。

Van der Pol型自激单摆的张弛振荡特性

含van der Pol型自激项的单摆系统是典型的自激机械系统,本文研究了该系统的张弛振荡特性.首先通过引入新的时间尺度和变量,把原系统表示成标准的快慢系统.然后基于几何奇异摄动理论,求得系统的慢变流形及其结构,从而证明了张弛振荡解的存在性,并进一步求得了张弛振荡解及其周期的近似表达式.理论结果表明,发生张弛振荡时,单摆快速通过其平衡位置,而在远离平衡位置的一段区域上停留较长时间,且存在两个分界点把快速运动和慢速运动分隔开.数值算例证明了理论分析的正确性.

基于电流模施密特触发器的OTA-C张弛振荡器及其PSPICE仿真研究

提出了基于电流模施密特触发器的 OTA—C张弛振荡器。该电路的振荡信号周期可由接地电容线性改变 ,而频率则与 OTA的跨导成正比。经 PSPICE仿真模拟 。

含快慢变量的Hopfield神经网络系统的张弛振荡和吸引盆

基于几何奇异摄动理论,考察了含快慢变量的Hopfield神经网络系统的动力学行为.首先,通过对快子系统的稳定性分析,求得快慢系统的慢变流形的结构.其次,利用几何奇异摄动法,分析了系统在慢变流形附近的解轨线形状,证明了张弛振荡的存在性,并求得振荡解的周期;当慢变流形上存在稳定的平衡点时,张弛振荡消失,这时求得各个稳定平衡点的吸引盆.最后,通过数值算例分析,验证了理论分析的正确性.

一个张弛振荡电路的特征动力学行为

报道了一个带耗散性元件和过电压保护的张弛振荡电路模型,它由一个保守映象和一个耗散映象不可逆耦合而成的分段光滑映象描述。在这样一个半耗散系统中,我们的数值计算表明在一定参数范围内,系统的动力学行为完全由类耗散性支配,并且发现了"类激变",所得结果与实验一致,这是首次在半耗散系统中发现类激变。

风激拉索的张弛振荡分析

为了研究斜拉索在横向风激励下的多模态张弛振荡特性,获得临界风速表达式,建立拉索受风力作用的非线性运动微分方程,基于索纵向运动相对较小而导出关于索横向运动的偏微分振动方程,运用Galerkin法将该方程转化为常微分方程组,用以描述索的多模态自激振动;应用非线性振动的平均法,求解得到该系统的自激振动分析解,确定索张弛振荡及存在性条件,分析计算索前二阶模态张弛振荡的临界风速,并通过数值模拟验证.提出风激拉索多模态张弛振荡及临界风速的分析方法,研究结果表明,拉索张弛振荡的临界风速随结构模态阻尼而提高,并受振动模态、风速变化和风力系数等影响.

互耦合张弛振荡器的“同步尖角”模型”

本文提出了称为“同步尖角”的模型，首次用来研究互耦合张弛振荡器的特性，把本来复杂的动力学计算问题变成了简单的几何计算问题，成功地分析了这种非线性动力学系统的同步现象．利用双向负阻晶体管（ＢＮＲＴ）的外部控制特性，实现了强控制同步互耦合张弛振荡实验电路，实验结果与理论分析符合甚好，表明这种分析方法是正确有效的．

一种低功耗的张弛振荡器

设计了一种低功耗的张弛振荡器,该设计动态地改变了振荡器中比较器的电流,使其只在斜坡电压接近阈值电压时才增大,因此既减小了比较器的延迟,也维持了一个较低的平均电流,保证稳定性的同时做到了低功耗。一个设计实例显示,使用这个技术减小了81.8%的功耗,而维持了相同的频率稳定性。