一种纳秒级半导体激光器集成微模块

为提升半导体激光器在高重频下工作的稳定性,并满足模块高集成度的需求,研制了一款纳秒级半导体激光器集成微模块。该微模块包括半导体激光器芯片、装载激光器芯片的基板以及驱动电路。在基板侧面设计金属化过孔,将半导体激光器芯片的电极从基板侧面引出,实现了激光的垂直发射;采用球栅阵列(BGA)封装GaN HEMT和GaN驱动器,优化电路布局和半导体激光器的回流路径,减小寄生电感,实现了1 ns的发光脉冲宽度,工作重频达到了1 MHz;同时,发光脉冲信号的前沿抖动度小于60 ps,脉冲宽度抖动度小于200 ps,表明其具有较高的稳定性。最后,采用高透明、耐高温的灌封胶对该微模块实现集成化封装,整体尺寸仅为6mm×5mm×2.6mm。

一种用于DC-DC开关电源芯片的新型软启动电路

设计了一种应用于DC-DC开关电源芯片中的新型软启动电路。其核心是一种带电容倍增结构的软启动电路,电路结构简单、易于实现,采用密勒电容倍增技术,极大地减小了所需电容尺寸,进而显著减小了电路版图面积。该软启动电路已在基于0.5μm BCD工艺设计的DCDC开关电源芯片中实现并进行了验证,测试结果表明DC-DC开关电源芯片输出电压逐步上升,没有产生过冲现象,芯片在3 ms左右完成启动开始正常工作。DC-DC开关电源芯片面积为1.88 mm×2.00 mm,软启动电路模块面积仅为0.2 mm×0.07 mm。

一种用于DC-DC变换器中的斜坡补偿电路

设计了一种应用于DC-DC变换器中的斜坡补偿电路。提出了一种新的动态斜坡补偿方法,使斜坡补偿电流的斜率随着占空比的增大而增大,在消除了次谐波振荡的同时,也避免了斜坡补偿对DC-DC变换器带载能力的影响。该斜坡补偿电路结构简单,易于实现,已在基于0.5μm双极型CMOS DMOS (BCD)工艺设计的电流模降压型DC-DC变换器中得到了验证。测试结果表明,该DC-DC变换器在不同占空比下可稳定工作,可以满足一般的电源应用需求。设计的DC-DC变换器面积为2.2 mm×2.2 mm,其中斜坡补偿电路面积仅为0.2 mm×0.3 mm。

一种用于高压PMOSFET驱动器的电压跟随电路

通常PMOSFET栅源电压为-20~20 V,而用于GaN功率放大器的高压PMOSFET驱动器,其工作电压为28~50 V,因此需要一种新型电路结构来保证PMOSFET栅源电压工作在额定范围。设计了一种新型电压跟随电路,采用新型多环路负反馈结构,核心电路主要为电压基准单元、减法器单元、误差放大器单元和采样单元,可产生稳定的跟随电压。该电路具有宽电源电压范围、高输出稳定性以及低温度漂移等特性。基于0.5μm BCD工艺对电路进行流片,测试结果表明,采用该电路的驱动器芯片,其电源电压为15~50 V,输出电压变化量约为0.6 V,在-55~125℃温度范围内,电压漂移量约为0.12 V,满足大多数PMOSFET栅源电压的应用要求。

应用于DC-DC转换器的电流采样电路

设计了一种应用于DC-DC转换器的电流采样电路。提出了一种新型的电感等效直流电阻(DCR)采样方法,利用电感自身的DCR实现电流的采样与限流功能,节省了采样电阻,提高了DC-DC转换器的转换效率。同时电路将传统结构中的电流采样电路与脉冲宽度调制(PWM)比较器进行了合并,使系统结构更加简单。在基于0.35μm双极CMOS DMOS(BCD)工艺设计的DC-DC转换器中进行了验证,测试结果表明该DC-DC转换器输入电源电压为4.5~38 V,输出电压为0.6~12 V,负载电流最大可达5 A,转换效率可达95%,可以满足一般的电源应用需求。设计的DC-DC转换器面积为2.30 mm×2.30 mm,其中电流采样电路部分面积仅为0.30 mm×0.40 mm。

用于功率放大器的随温度可调负压偏置电路

设计了一种应用于GaN功率放大器栅极调制的随温度可调负压偏置电路。电路由电压基准模块、温度传感器模块、比较器阵列以及误差放大器及其对应的功率管与反馈电阻等组成,通过基准电压与温度传感器输出电压的比较,输出数字控制信号到反馈电阻中的可变电阻模块,改变可变电阻阻值进而改变电路输出电压,实现芯片电压随温度可调。电路结构简单、易于实现、应用方便,同时电路中引入了修调电阻结构,极大提高了基准输出精度。电路芯片面积为1.10 mm×0.64 mm,采用0.5μm CMOS工艺进行了流片并完成了后期测试验证。结果表明,芯片可实现输出电压的随温度可调,有效解决了GaN功率放大器在相同的栅极偏置电压下输出功率随温度升高而减小的问题。

集成电路的热仿真优化策略分析

随着微电子技术的发展,芯片的尺寸越来越小,运算的速度越来越快,发热量越来越高,因此为集成电路技术的发展带来挑战,发热问题成为集成电路中三维芯片技术和封装系统发展的阻碍,通过热分析进行集成电路的热仿真,针对热仿真的结果对集成电路进行热设计,可以有效减轻热效应,本文从热分析的现状分析出发,基于提高热仿真分析系统的性能,提出利用模型降阶方法,结合无向图、拉普拉斯矩阵方法对原有的模型进行降阶优化,经实验验证本文提出的方法较原有系统处理速度,在保证精度的基础上约提升 3 倍,可以有效实现对集成电路的热仿真优化目标。

用于车载激光雷达的高速窄脉冲栅极驱动器

针对车载激光雷达高频率、高精度的探测需求,提出了一种高速窄脉冲栅极驱动器,用于驱动激光雷达发射系统中的GaN HEMT开关管。基于0.18μm CMOS工艺进行驱动器的电路与版图设计,采用新型施密特触发器结构,并集成欠压锁存和过温保护功能。该驱动器选用晶圆级芯片封装(WLCSP)技术,最大程度上降低栅极路径上的寄生电感。对芯片进行测试,结果表明:驱动器最小输出脉冲宽度为1.06 ns,其上升时间为480 ps,下降时间为380 ps,输入信号到输出信号的延迟时间为3 ns,脉冲频率最高可达60 MHz。该驱动器具有脉宽窄、延时短、频率高、体积小等特点,可应用于车载激光雷达系统。

2-6 GHz小型化、高效率GaN功率放大器

基于GaN功率放大器小型化、轻薄化的发展趋势,选用陶瓷方形扁平无引脚(CQFN)管壳封装,设计了一种2~6GHz宽频带、小尺寸、高效率的功率放大器,并阐述了设计方法和研制过程。随着器件功率密度的不断升高,散热问题成为设计中不可忽略的因素,分别采用热仿真分析及红外热成像测试方法,得到功率放大器芯片的最高温度为198.61℃,能满足散热需求。功率放大器尺寸为7.0mm×7.0mm×1.2mm,在连续波测试条件下,漏极电压为28V,工作频带为2~6GHz,饱和输出功率大于40.5dBm,功率增益大于23dB,功率附加效率大于35%,测试结果均满足实际需求。

企业财务风险监控预警机制的建立及其完善措施

近年来,随着经济全球化的不断发展,竞争环境的日益激烈,企业所面临的财务风险不断增加。在激烈的竞争环境中,如何识别、衡量、监控以及管理各项财务风险已经成为各企业必须高度关注的问题。财务风险伴随着企业从产生直到结束,是企业在经营管理过程中客观存在、不容忽视的关键性问题,复杂多变的财务风险严重影响着企业的可持续、健康、稳定发展。人工智能、大数据、云计算等现代信息技术的广泛应用进一步强化了企业财务风险的识别和预警工作,使其从过去针对某一个单项财务指标的分析转为综合型财务指标体系分析,并向着模型化、智能化的方向发展,不断更新迭代的财务风险评价方法也在一定程度上强化了财务风险预警深度,提高了风险预警的质量和准确性。基于此,本文针对企业财务风险预警机制的构建等相关问题进行探讨,并提出有针对性的应对措施,旨在促进企业的健康、可持续发展,并为同类型企业的财务风险防范提供有价值的借鉴和参考。

宽温度范围高精度带隙基准电压源的设计

为了满足市场对宽温度范围、高精度带隙基准电压源的需求,本文设计制作了一种新型带隙基准电压电路。设计采用多点曲率补偿技术,在温度较低时采用指数频率补偿,高温时采用亚阈值指数曲率补偿。采用电压-电流转换器对分段补偿电流在输出端进行整合,进而在-55~150℃的温度范围内进行补偿,得到低温度系数的基准电压。设计的电路采用CSMC 0.5μm CMOS工艺验证,结果表明:5V电源电压下,输出1.25V的基准电压;在-55~150℃的温度范围内温度系数为2.5×10^(-6)/℃,在低频时,PSRR为-66dB。带隙基准电压源芯片面积为0.40mm×0.45mm。

用于36V、500W GaN功率放大器的电源调制器

随着GaN功率放大器的发展,其工作电压和输出功率越来越大,对电源调制器的要求也越来越高。介绍了一种用于36 V、500 W GaN功率放大器的电源调制器模块。该模块基于自主研发的芯片组合设计而成,使用了一款50 V调制驱动器作为核心控制芯片,一款60 V高压PMOSFET作为调制开关,一款固定输出电压的线性稳压器,一款负压线性稳压器为功率放大器提供栅极偏置电压。经实验验证,该模块电路可以为36 V、500 W的GaN功率放大器提供稳定可靠的漏极控制电压及栅极偏置电压。此外,栅、漏电压上电时序受控,输出信号的上升、下降时间分别为16.3 ns和79.4 ns,能够很好地满足应用要求。

基于InGaP/GaAs HBT的高效率高谐波抑制功率放大器

将基于InGaP/GaAs HBT工艺的高线性功率放大器芯片、CMOS控制芯片、输出匹配电路集成于双层基板,研制了一款工作在S波段的高效率、高谐波抑制功率放大器模组(MCM)。通过在输出匹配电路中引入多个LC谐振网络,抑制了输出信号的高次谐波分量,改善了放大器模组的线性度和效率。在电源电压4 V、静态电流220 mA、工作频率1.9~2.1 GHz条件下,其小信号增益大于34.3 dB,1 dB压缩点输出功率大于34.3 dBm,功率附加效率大于44.2%,谐波抑制比小于-55.0 dBc;采用21.6 kHzπ/4正交相移键控(QPSK)方式调制信号,功率放大器模组输出功率为34 dBm时,其误差向量幅度(EVM)小于3.1%,第一邻近信道功率比(ACPR1)小于-31 dBc,第二邻近信道功率比(ACPR2)小于-41 dBc。该放大器模组可广泛应用于卫星通信等领域。

金刚石在GaN功率放大器热设计中的应用

随着GaN功率放大器向小型化、大功率发展,其热耗不断增加,散热问题已成为制约功率器件性能提升的重要因素。金刚石热导率高达2 000 W/(m·K),是一种极具竞争力的新型散热材料,可用作大功率器件的封装载片。采用不同载片材料对一款热耗为53 W的GaN功率放大器进行封装。分别采用有限元仿真及红外热成像仪对放大器的芯片结温进行仿真和测试,结果显示,采用金刚石载片封装的放大器的结温比采用钼铜(MoCu30)载片封装的放大器的结温降低了30.01℃,约18.69%。同其他常用载片材料进行进一步对比得出,在相同工作条件下,采用金刚石载片封装的放大器结温最低,并且随着热耗增加,金刚石的散热能力更为突出。在芯片安全工作温度175℃以下,金刚石能满足GaN功率放大器100 W热耗的散热需求。

一种用于5G移动通信基站的大功率射频开关

基于180 nm绝缘体上硅(SOI)CMOS工艺,设计了一款大功率、低插入损耗的单刀双掷(SPDT)反射式射频开关。提出了一种体区自适应偏置技术,无需偏置电阻对开关管体区进行偏置。采用并联电容补偿技术优化最大输入功率,在长期演进(LTE)9 dB峰均比(PAR)信号输入下,发射通道平均承受功率可达20 W。在3.5 GHz芯片发射通道的插入损耗为0.49 dB,0.1 dB压缩点的输出功率为47 dBm,隔离度为38 dB。在3.5 GHz芯片接收通道的插入损耗为0.43 dB,0.1 dB压缩点的输出功率为31 dBm,隔离度为38 dB。该射频开关芯片适用于5G移动通信LTE基站。

Ka波段28W GaN功率放大器MMIC

基于GaN HEMT工艺,突破了Ka波段GaN功率MMIC建模、设计、测试等关键技术,成功研制了一款Ka波段28W GaN功率放大器MMIC。电路采用三级级联放大结构、结合功率分配及合成匹配网络,满足大功率输出要求,利用阻性网络消除奇模振荡。测试结果表明,该芯片在33~37GHz内,输出功率大于28W,功率增益大于20dB,附加效率大于25%。

用于GaN功率开关的低损耗高频全GaN栅极驱动器

介绍了一种用于高功率高速GaN功率开关的全GaN栅驱动电路。该电路主要基于两个常开型GaN HEMT和一个自偏置电阻。根据该拓扑结构的门限效应,提出了集成脉冲宽度调制功能的全GaN栅极驱动器。使用两个6 W的GaN HEMT搭建该驱动器,并将其输出连接到一个45 W GaN功率开关的栅极,形成一个DC/DC升压转换器的低侧开关,并进行实验验证。实验结果表明,在20%~80%占空比下,电路具有低损耗(约1 W)和高达60 MHz的开关工作频率,测得的方波开关时间达到了纳秒级。该研究结果为GaN功率开关及驱动器进一步使用微波单片集成电路(MMIC)工艺进行全集成提供了理论依据和实测数据。

0.8~2.7GHz GaAs PHEMT高线性驱动放大器

基于GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,研制了一款0.8~2.7 GHz的高线性驱动放大器。电路放大部分采用多胞合成技术,避免了工艺对栅宽的限制,同时可以提升输入和输出阻抗。偏置电路采用带负反馈系统的有源镜像结构实现,与传统的有源偏置结构相比,引入一个负反馈系统,提高了驱动能力,使电路更加稳定。电路采用+5 V电源供电,静态工作电流为130 mA。该放大器在860~960 MHz、2.1~2.2 GHz和2.3~2.7 GHz性能良好,在2.6 GHz处的小信号增益为14.3 dB,1 dB压缩点输出功率(Po(1 dB))为28.4 dBm,Po(1 dB)处的功率附加效率为41.6%,输出三阶交调点为37.5 dBm。采用片外匹配,不仅节省芯片面积,还可以通过调整输入和输出匹配网络,满足5G基站等移动通信系统不同频段的应用需求。

用于相控阵雷达的简化功率放大器调制驱动器

传统的功率放大器调制驱动器采用电荷泵式结构,使电路输出的脉冲宽度受到限制,同时,外围元器件连接也较为复杂。提出了一种新型调制驱动器架构解决以上问题。采用高侧驱动p型MOSFET的应用架构,从而去除了电荷泵式结构;并引入分时电控结构,减少了外围元件。基于0.5μm BCD工艺设计了一款半桥式调制驱动器芯片,测试结果表明,采用该技术的半桥驱动器芯片,在没有外接电容的情况下,驱动能力可达400 mA,负载电容1 nF时,驱动信号上升沿和下降沿均小于100 ns,能够满足大多数小体积应用需求,具有极好的应用适应性。

一种低插入损耗高隔离度射频开关的设计

基于180 nm绝缘体上硅(SOI)CMOS工艺,设计并制作了一款50Ω吸收式单刀双掷射频开关。开关电路由两个对称的射频传输通道组成,在500 kHz^8 GHz频率内具备优异的隔离度及插入损耗性能。采用两级开关结构用于提高隔离度,并通过将电源管理电路的晶体管偏置在亚阈值区域以达到超低的功耗。测试结果表明,在6 GHz频点的插入损耗为0.55 dB,隔离度为53 dB,反射系数为-15 dB,0.1 dB压缩点的输入功率为33 dBm,而功耗不足300μW。该RF开关电路非常适用于4G/5G无线基础设施、卫星通信终端设备以及其他高性能射频应用系统。