基于环形游标时间数字转换器的编码转换电路

基于应用在锁相环的环形游标时间数字转换器(Vernier ring time-to-digital converter,VRTDC),提出了一种温度计码编码转换电路,解决了VRTDC电路在小量程计数时输出电路无法输出准确的码值,导致时间间隔错误的输出量化问题。采用Cadence Spectre仿真工具在标准180 nm CMOS混合信号工艺下对编码转换电路进行验证,验证结论表明该VRTDC可输出正确的编码值,有效分辨率可达10 ps、动态范围可达560 ns,且在测量范围内具有很好的线性度。

环形和分布绕组永磁游标直线电机性能对比分析

针对分布绕组永磁游标直线电机端部重叠导致端部过长、质量过重、电机效率过低的问题,提出一种环形绕组永磁游标直线电机。首先,介绍了永磁游标直线电机的工作原理和基本结构;然后,基于有限元分析,将环形绕组永磁游标直线电机的平均推力、推重比、效率、功率因数等性能与分布绕组永磁游标直线电机进行比较;结果表明,相较于分布绕组,环形绕组永磁游标电机的绕组长度缩短了18.7%,端部漏抗降低了41.5%、推重比提高了19%,电机效率提高了4.2%,同时减少了电机铜耗与体积,更具有工程应用价值。

应用于单纵模光纤激光器的复合环腔滤波器的理论仿真

提出了一种用于单纵模激光器选模的基于光纤耦合器的光纤复合环腔(CRC)滤波器的仿真方法,利用该方法对两种新型双耦合器双环CRC(DCDR-CRC)滤波器及三耦合器双环CRC(TCDR-CRC)滤波器进行了理论仿真,通过引入游标原理,分析了两种滤波器在不同环长差下的滤波特性,并通过调整DCDR-CRC及TCDR-CRC的耦合比、环长及环长差,对有效自由光谱范围(FSR)、抑制比(SR)及主透射峰带宽进行优化,计算结果表明优化后环腔的有效FSR可有效抑制波长选择器传输通带内的增益竞争,较低的SR可以抑制CRC滤波器相邻透射峰之间的增益竞争,较窄的主透射峰可以保证仅有一个激光器的纵模被选择。

基于STR的两级差分的高精度低功耗TDC

随着集成电路工艺的发展和集成度的提高,电路延时显著降低,传统的时间数字转换器(TDC)的研究趋向于兼具高分辨率和高精度的电路设计。近年来,摩尔定律逐渐失效,物联网大背景下轻量化,微型化,低功耗的边缘设备得到了飞速发展,用于片上延时测量的微型化TDC的研究重点逐步转向高精度的低功耗设计。基于Xilinx Virtex-6 XC6VLX240T现场可编程门阵列(FPGA)开发平台,提出了一种以游标自定时环(vernier self timing ring,VSTR)代替直接计数法的粗测结构,和两条对称的延迟链组成的细测结构。通过边沿重合检测单元和锁存单元将粗测结构的游标STR与细测的对称延迟链结合,设计结果表明该结构量程可达到491 ns,分辨率为14.8 ps,最高精度为12.9 ps,功耗为0.068 W,说明了提出的两级差分结构具有高精度低功耗的特点。

基于MRV原理的锁相环抖动BIST电路优化与实现

为解决传统基于游标原理锁相环片上抖动测量电路的问题,提出了一种基于多精度游标(MRV)原理的锁相环抖动内建自测试技术.该原理不仅能够大幅降低测量电路面积,同时能够有效保证测量精度,减少锁相环(PVT)的影响.将MRV原理运用在游标延时链(VDL)和游标振荡器(VRO)2种典型技术上.在VDL方案中,由单级延时链改进为两级延时链,分别采用粗细2种不同分辨率的延时单元;在VRO方案中,根据待测信号的范围,通过改变振荡器的控制信号,测量电路动态选择相应的分辨率.在TSMC 130 nm工艺下,分别对2种改进方案进行电路实现,并从分辨率、面积、测量范围、测量误差等方面进行对比分析.

可用于传感领域的环形谐振腔游标效应的研究

为了验证光纤环形谐振腔的游标效应,对不同长度的光纤环形谐振腔进行了研究。实验研究了长度分别为2.24m和2.52m光纤环形谐振腔透射谱频率的对应关系,当谐振频率相同且自由频谱宽度个数差值为1时,根据差值等分测量原理,以其中一个谐振谱线作为标尺、另一个作为游尺,对标尺的自由频谱宽度九等分,得到游尺的最小测量分度为0.01GHz,这与MATLAB理论仿真结果一致。结果表明,通过改变谐振腔尺寸差,增加自由频谱宽度的等分刻度数,可以提高测量精度;基于微谐振腔对外界环境变化的敏感特性,谐振腔游标效应在高灵敏传感领域将具有潜在的应用。

级联微环谐振腔游标滤波器特性研究

提出了一种复合结构的级联微环谐振腔光学游标滤波器.用信号流程图法分析了游标滤波器的工作原理,利用梅森公式给出了输出功率表达式,随后探讨了器件输出谱的谐振条件、对比度和精细度.数值模拟结果表明:级联微环谐振腔光学游标滤波器相对于单个微环谐振腔而言,自由谱宽范围、对比度和精细度均得到了显著提高,并为该器件更好地应用到波分复用系统中的光滤波器、色散补偿器、光开关等器件中提供了理论依据.

IR压降实时多点检测的两种方法

介绍了游标时数转换器(TDC)和循环时数转换器这两种用于实时多点检测电源网络IR压降的方案。游标TDC方案采用精调粗调结合的思想,在继承传统时数转换器方案高精度、单周期响应优点的基础上,对面积进行了优化。循环TDC方案采用倍频的思想,在继承单周期响应的环振(RO)方案小面积优点的基础上,对精度进行了优化。电路分别基于SMIC 28 nm高介电常数金属栅(HKMG)工艺进行仿真。仿真结果表明,与TDC方案相比,游标TDC方案在维持13.5 m V/bit高精度和单周期响应优点的同时,面积仅为163.75μm^2,减小了29%;而与同为单周期响应的环振方案相比,循环TDC方案维持92.25μm^2小面积优点的同时,精度达到40.5 m V/bit,提高了54%。

基于游标效应的级联双环传感特性的分析

研究了基于游标效应的级联双环传感器,将传感器分为一个高灵敏度传感单元和一个大探测范围传感单元。讨论了传感窗口待测物有效折射率变化对传感器两个输出端透射谱的影响。结果表明,系统保持了传统级联双环传感器的高灵敏度,实现了大范围探测,灵敏度达到7 386nm/RIU,探测范围是传统的两级游标微环谐振器的13.8倍。

一种应用于全数字锁相环的时间数字转换器设计

设计了一个应用于全数字锁相环的时间数字转换器(TDC).该时间数字转换器具有两种工作模式——粗量化和细量化.为了提高细量化模式的测量范围,TDC采用1-bit decision-select结构和游标门控环形振荡器(Vernier GRO)构成其两级量化单元.通过在Vernier GRO中使用一种新型结构的比较器,消除了用SR触发器做比较器时对测量范围的制约,也提高了GRO设计的灵活性.在TSMC 0.13μm工艺,1.2 V电源电压和40MHz采样速率下,仿真结果表明本设计的TDC在粗量化模式下具有不小于25ns的测量范围,在细量化模式下有效分辨率和测量范围分别为30ps,1.8ns.

中红外微环谐振器及应用的研究进展

微环谐振器是实现硅基光电子片上集成的重要器件。为此,从微环谐振器的原理出发,主要描述了中红外领域高品质因子微环谐振器的研究意义与发展历程,分析了不同材料体系微环谐振器在工艺和实际应用上的优缺点;介绍了基于Vernier效应的级联微环谐振器在中红外波段的传感和滤波领域的理论研究;并回顾了中红外克尔光学频率梳的产生原理和发展历程,在理论上证明了锗条形波导微环可以在泵浦功率低至80 mW的情况下实现带宽接近一个倍频程的宽谱光频梳,并对研究进展进行了总结和展望。