新型二阶磁控忆阻器简化模型的设计与验证

忆阻理论的提出极大地推进了混沌系统的发展,丰富了混沌电路的动力学行为。运算放大器因其强大的信号处理能力,成为忆阻器电路模型的重要组成部分。本文基于低功耗差分对构建了一种极简化的运算放大器,该运算放大器将所需晶体管数目减少至2个;以此运算放大器为基础,设计了新型二阶磁控忆阻器的模拟等效电路模型和硬件实验电路。结果表明：激励信号频率增加,斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积减小;激励信号幅度增加,斜“8”字形紧磁滞回线的旁瓣面积增加。电路仿真结果与硬件电路实验结果验证了新型磁控忆阻器模型的有效性与设计方法的正确性。     

基于忆阻器的新型四阶超混沌电路

在一个三维自治系统中引入三次非线性磁控忆阻器,得到了一个新的四维忆阻超混沌系统。通过分析该系统的动力学行为,发现它具有线平衡点,存在共存吸引子。通过MATLAB编程计算出Lyapunov指数,结果证明了该系统存在超混沌行为。Simulink数值仿真得到的相图和基于忆阻等效电路设计的PSpice电路仿真相图完全对应一致,验证了系统的正确性与有效性。     

一种基于忆阻器的可重配置逻辑电路

分析了具有阈值特性的双极性忆阻器模型的阈值电压和高低阻态开关特性,提出了一种基于该模型的可重配置逻辑电路。与基于忆阻器的蕴含逻辑门电路相比,可重配置逻辑电路具备逻辑运算的完备性,在实现“非”、“或”、“与”运算时,运算速度更快、功耗更低。仿真实验验证了电路逻辑功能的正确性,为设计运算速度更快、功耗更低的全加器和数选器等逻辑电路提供了参考。     

简洁无电感忆阻混沌电路及其特性

采用非理想有源电压控制忆阻器和磁通控制型光滑3次非线性忆阻器,该文设计了一种不含电感的简单(只含5个电子元器件)双忆阻混沌电路。采用常规的非线性分析手段详细研究了电路参数变化时系统的基本动力学行为,例如平衡点稳定性分析,相轨图以及李雅普诺夫指数谱和分岔图等。通过调节系统控制参数,该系统可产生多涡卷、多翼以及暂态混沌等十分丰富的动力学现象。此外,还研究了系统依赖于忆阻器初始状态的多稳态,得到了一些有意义的结果。为验证电路的可行性及稳定性,通过对忆阻器的模拟等效电路的搭建,并将该等效电路应用于所提出的混沌电路中,硬件电路实验结果以及Multisim电路仿真结果与理论分析一致。     

有源忆阻器伏安关系与有源忆阻电路频率特性研究

忆阻器是具有记忆特性的非线性电阻器,是物理上新实现的第四种基本二端电路元件.以分段二次型非线性函数描述的有源磁控忆阻器为例,分析了有源忆阻器的伏安关系,研究了有源忆阻器与电容串联电路(简称有源WC电路)的频率响应特性,并与有源RC电路进行了比较分析.结果表明:有源忆阻器的伏安特性曲线为紧磁滞回线,且依赖于其内部初始状态;有源WC电路与有源RC电路均呈现高通特性,但前者为超前网络而后者为滞后网络.基于有源磁控忆阻器的等效电路进行了电路仿真,其结果很好地验证了理论分析结果.     

基于双曲函数的通用型荷控忆阻器电路等效模型分析

目前,忆阻器模拟器的研究主要集中在磁控忆阻器,对荷控忆阻器模拟器的研究不多,双曲函数型的荷控忆阻器模拟器也很少涉及。因此,该文提出一种基于双曲函数的通用型荷控忆阻器模拟器。模拟器通过电压-电流的相互转换电路,实现电路中电压和电流信号之间的相互转换,再通过电路中对应的电路模块对产生的信号进行计算,最终得到通用型双曲荷控忆阻器模型。模拟器能够实现双曲正弦、双曲余弦以及双曲正切函数对应的荷控忆阻器模型。通用型双曲函数荷控忆阻器模拟器对应的等效电路,主要由运算放大器、电阻、电容、三极管等基本元件组成。分析模拟器在不同幅值以及不同频率的输入信号下的伏安特性曲线,得出荷控忆阻器模拟器符合记忆元件的基本特性。该文提出的通用型双曲函数荷控忆阻器模型,对忆阻器模型的发展具有一定的参考意义。     

局部有源忆阻器电路及其在HR耦合神经元网络中的应用

该文提出一种新型局部有源忆阻器,使用标准非线性理论分析方法分析其特性,并通过直流伏安特性曲线来证明其局部有源性。此外,将局部有源忆阻器用于模拟生物突触,构建了一个局部有源忆阻突触耦合HR神经元网络。理论分析和数值仿真表明,在局部有源忆阻突触的影响下它能够产生多种放电模式和复杂的混沌行为。最后,实现了该局部有源忆阻突触耦合神经网络的模拟等效电路,并由功率模拟(PSIM)电路仿真验证了数值仿真的正确性。     

基于忆阻器-CMOS晶体管的逻辑电路及其应用

针对传统组合逻辑电路存在的硬件资源利用率低和功耗高等问题,提出了一种基于忆阻器和CMOS晶体管的存算一体化组合逻辑电路设计方案。利用忆阻器存算一体、结构简单、与CMOS器件兼容等特性,减少了电路元器件数量。首先利用忆阻器的非易失性和阻变特性,设计忆阻与门、或门,结合CMOS晶体管实现与非门、或非门;然后,利用器件存算一体特性,提出了4R2T结构的异或门及同或门电路;最后,基于忆阻逻辑完备集设计了乘法器电路和图像加密电路,并采用LTspice验证电路功能正确性。结果表明,相比传统电路,所设计的乘法器电路元器件数量减少了50%,具有低功耗特性;所设计的图像加密电路具有良好的加密和解密效果,提升了运算效率。     

局部有源忆阻器电路及其在HR耦合神经元网络中的应用

该文提出一种新型局部有源忆阻器,使用标准非线性理论分析方法分析其特性,并通过直流伏安特性曲线来证明其局部有源性.此外,将局部有源忆阻器用于模拟生物突触,构建了一个局部有源忆阻突触耦合HR神经元网络.理论分析和数值仿真表明,在局部有源忆阻突触的影响下它能够产生多种放电模式和复杂的混沌行为.最后,实现了该局部有源忆阻突触耦合神经网络的模拟等效电路,并由功率模拟(PSIM)电路仿真验证了数值仿真的正确性.     

惠普忆阻电路的线性叠加分析

基于惠普(HP)忆阻器的元件特性，该文分析了惠普忆阻器的数学关系式，惠普忆阻元件的内部状态变量与忆阻阻值之间存在增量线性关系，在外加电压下惠普忆阻器阻值的变化可叠加，得出了惠普忆阻电路具有线性叠加性的结论。通过PSpice电路仿真验证上述结论的有效性和正确性，为叠加定理在含惠普忆阻器及线性元件的线性电路中的使用提供了理论分析支撑。     

一种带有升压电路的0.5V 3GHz低功耗LC VCO设计

采用标准的0.13μm CMOS工艺实现了0.5V电源电压,3GHz LC压控振荡器。为了适应低电压工作,并实现低相位噪声,该压控振荡器采用了NMOS差分对的电压偏置振荡器结构,去除尾电流,以尾电感代替,采用感性压控端,增加升压电路结构使变容管的一端升压,这样控制电压变化范围得到扩展。测试结果显示,当电源电压为0.5V,振荡频率为3.126GHz时,在相位噪声为-113.83dBc/Hz@1MHz,调谐范围为12%,核心电路功耗仅1.765mW,该振荡器的归一化品质因数可达-186.2dB,芯片面积为0.96mm×0.9mm。     

A Very Low Power Consumption, Low Noise Analog Readout Chip for Capacitive Detectors with a Power Supply of 3.3 V

An analog frontend block of a VLSI readout chip, dedicated to high spatial resolution X or beta ray imaging, using capacitive silicon detectors, is described. In the present prototype, an ENC noise of 343 electrons at 0 pF with a noise slope of 28 electrons/pF has been obtained for a peaking time of 10 s, a 37 mV/fC conversion gain, a 3.5 V power supply and a 150 W/channel power consumption.     

低压、低功耗SOI电路的进展

最近 IBM公司在利用 SOI(Silicon- on- insulator)技术制作计算机中央处理器 (CPU)方面取得了突破性的进展 ,该消息轰动了全世界。SOI电路最突出的优点是能够实现低驱动电压、低功耗。文中介绍了市场对低压、低功耗电路的需求 ,分析了 SOI低压、低功耗电路的工作原理 ,综述了当前国际上 SOI低压、低功耗电路的发展现状。     

1.8V电源电压81dB动态范围的低过采样率ΣΔ调制器

采用222级联全差分结构和低电压、高线性度的电路设计实现了高动态范围、低过采样率的ΣΔ调制器.在1.8V工作电压,4MHz采样频率以及80kHz输入信号的条件下,该调制器能够达到81dB的动态范围,功耗仅为5mW.结果表明此结构及电路设计可以用于在低电压工作环境的高精度模数转换中.     

浅谈低音扬声器（音箱）配置、选型中若干问题

以目前音响扩声系统设计中低音扬声器（音箱）的配置与选型为实例,分析探讨其中的得失。希望能够在扩声系统设计中少走弯路,减少不必要的损失和浪费,力争构建比较完美的系统,形成最佳性价比设备的系统组合．为广大用户提供一个更加符合实际应用需要的扩声系统。     

一种低压低功耗有源电感

提出了一种低压低功耗有源电感(LVLPAI)。它由新型正跨导器、负跨导器以及电平转换模块构成。其中,电平转换模块与新型正跨导器的输入端和负跨导器的输出端连接,同时,新型正跨导器采用了PMOS晶体管,并将栅极和衬底短接,最终使得有源电感可在低压下工作,且在不同频率下具有低的功耗。基于0.18 μm RF CMOS工艺进行性能验证,并与传统AI进行对比。结果表明,LVLPAI和传统AI比较,在1.5 GHz、2.7 GHz、4.4 GHz这三个频率处分别取得三个电感值3 326 nH、1 403 nH、782 nH的条件下,前者和后者的工作电压分别为0.8 V、1 V、1.2 V和1.5 V、1.6 V和1.7 V,分别下降了46.7%、37.5%、29.4%;功耗分别为0.08 mW、0.25 mW、0.53 mW和0.14 mW、0.31 mW、0.62 mW,分别下降了42.9%、19.4%、14.5%。     

低电压低功耗CMOS 5Gb/s串行收发器

设计并实现了一种使用0.13μm CMOS 工艺制造的低电压低功耗串行收发器.它的核心电路工作电压为1V,工作频率范围为2.5~5GHz.发送器包括一个20:1的串行器和一个发送驱动器,其中发送驱动器采用了预加重技术来抵消传输信道对信号的衰减,降低信号的码间串扰.接收器包括一个输入信号预放大器,两个1:20的解串器以及时钟恢复电路.在输入信号预放大器中设计了一个简单新颖的电路,利用前馈均衡来进一步消除信号的码间串扰,提高接收器的灵敏度.测试表明,收发器功耗为127mW/通道.发送器输出信号均方根抖动为4ps.接收器在输入信号眼图闭合0.5UI,信号差分峰-峰值150mV条件下误码率小于10-12.     

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%。     

一款用于驱动耳机的低噪声低功耗音频功率放大器的设计

报道了一款低噪声、低功耗、增益可调的音频功率放大器的设计.该功率放大器在电源电压为5V,输入信号频率为1kHz,驱动负载为16Ω,输出功率为120mW时的总谐波失真仅为0.1%.此音频功率放大器的增益允许以每台阶为1.5dB在+12～-34.5dB之间变化,共32个台阶,内部的放大器电路是该用于驱动耳机的音频功率放大器的核心.介绍了功率放大器的电路结构、放大器的主要模块、最终版图和测试结果,最后此电路在上华0.6μm双层多晶硅、双层金属的CMOS工艺上实现.     

一种低低温省煤器泄漏检测技术

随着我国社会的持续发展,节能环保理念已深入人心,国家对于燃煤电厂污染物的排放提出了严格的要求标准,低低温省煤器因其节能效果显著,且对于电除尘收尘效率的提高有明显的辅助作用,现广泛应用于燃煤电厂中,但因其所处的烟气环境恶劣,运行后大量的低低温省煤器存在泄漏的问题,这就需要对于泄漏进行在线监测。本文提出了一种低低温省煤器泄漏检测的防法,并在工程应用中已使用。