汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

为对汽车主动防撞系统的核心硬件进行设计,需首先构建中频信号处理模块。在计算得到滤波及放大电路的关键参数后,基于双运放MC33078,设计实现了包含高通和低通两个单元的滤波电路。利用可调增益放大器AD603和静电计级运算放大器OPA128等设计实现了AGC环路,该环路同时包含可调增益放大器、峰值检波电路和AD/DA转换电路。对所设计的关键电路进行了模拟验证,并通过对静态目标的测距实验,验证了本中频信号处理模块对雷达测距的适用性和测试值相对于计算值的准确性。     

基于微电极的交流电热效应粒子驱动理论与仿真分析

交流电热效应对实现微流体的驱动和微流体中粒子的操控具有便捷高效等优势。采用对称、非对称平面电极、对称双面电极及螺旋叉指电极，利用有限元方法对其电场、温度场、流场和粒子浓度场进行了强耦合仿真计算，并分析了所施加电压和电导率对局部流速及温度梯度的影响。进而，比较了不同几何类型叉指电极在相同激励下对微流体的驱动能力。结果表明，在只改变电压或电导率的情况下，电压与局部流速及温度梯度的平方成正比，电导率与局部流速及温度梯度呈线性关系；在相同激励下，四种叉指电极的局部流速和温度梯度大小依次为非对称电极、对称电极、双面电极和螺旋电极。实现了对多种典型几何形式微电极的交流电热效应仿真分析，可为优化利用该效应及相关的生物传感器设计提供参考。     

一种基于环形振荡器的轻量级高效率的真随机数发生器

真随机数发生器(TRNG)作为芯片中重要的安全组件,在现代加密系统中扮演着越来越重要的角色。对于TRNG的设计,关键是需要熵提取器可以在恶劣的环境变化(如工艺波动、电压和温度(PVT))下稳定地生成熵值。基于Xilinx FPGA平台提出了一种基于环形振荡器的低成本,高效率真随机数发生器。TRNG一方面通过快速进位逻辑来提高熵提取的效率,另一方面通过优化电路结构和延迟,在以相对较低的资源开销情况下实现可观的吞吐量和随机性。TRNG分别在多块Xilinx Virtex6 FPGAs和Xilinx Spartan6 FPGAs上进行验证,实验数据测试结果表明,所提出的TRNG能够在广泛的PVT范围内表现出良好的鲁棒性,且生成的随机比特流不仅以相当高P值通过NIST SP800-22统计测试套件,而且可以通过最新的NIST SP800-90B测试。     

一种新型低功耗加固SRAM存储单元

提出了一种抗辐射加固12T SRAM存储单元。采用NMOS管组成的堆栈结构降低功耗,利用单粒子翻转特性来减少敏感节点,获得了良好的可靠性和低功耗。Hspice仿真结果表明,该加固SRAM存储单元能够完全容忍单点翻转,容忍双点翻转比例为33.33%。与其他10种存储单元相比,该存储单元的面积开销平均增加了3.90%,功耗、读时间和写时间分别平均减小了34.54%、6.99%、26.32%。电路静态噪声容限大且稳定性好。     

MEMS电容式压力传感器检测电路比较研究

介绍了MEMS电容式压力传感器检测电路的5种实现方式:脉宽调制法、运算放大器法、电荷注入法、调频法和AC运放法。并从稳定性、测量灵敏度及抗杂散性等方面介绍了不同方式下检测电路的优缺点,为MEMS电容式压力传感器提供了参考。     

一种用于超低浓度黄曲霉毒素Ｂ１快速检测的生物传感器

基于适配体修饰的金叉指电极(IDE),研发了一种简单灵敏的生物传感器,用于实现对超低浓度黄曲霉毒素 B1(AFB1)的快速检测。在不使用额外预富集装置与步骤的前提下,利用交流电热(ACET)微流体作用实现对 AFB1 分子的快速定向驱动与富集,并通过界面电容传感机制反映被测溶液中AFB1 的浓度。该传感器集目标物富集和信号检测过程于一体,从采样到结果的时间短至30 秒,并具有较宽的线性范围(1 fM ~ 10 pM), 其检出限(LOD)低至0.472 fM。同时,通过选择性实验验证了该传感器对 AFB1 的特异性识别,其对非目标物的选择比为 2296:1。本文提出的生物传感器及其检测方法为快速检测食品中的AFB1 提供了一种具有竞争力的解决方案。     

单粒子四点翻转自恢复加固锁存器设计

为了容忍日益严重的单粒子多点翻转,提出了一种能够容忍单粒子四点翻转的加固锁存器——QNURL(quadruple node upset recovery latch).该锁存器包含40个同构的双输入反相器,形成5×8的阵列结构,构建了多级过滤的容错机制.通过有效地利用双输入反相器的单粒子过滤特性,当任意4个内部状态节点同时发生翻转时,都可以被多级过滤机制消除,自动恢复到正确值. PTM 32 nm工艺下的仿真结果表明,与现有的4种单粒子多点翻转加固锁存器综合比较,该锁存器的单粒子四点翻转自恢复比率高达100%,延迟平均降低了86.02%,功耗延迟积(powerdelayproduct,PDP)平均降低了78.94%,功耗平均增加了59.09%,面积平均增加了4.63%.文章最后对结构进行了衍生,提出了容忍N点翻转的(N (10)1)'2N结构框架.     

一种低开销的三点翻转自恢复锁存器设计

随着集成电路特征尺寸的不断缩减,在恶劣辐射环境下,纳米级CMOS集成电路中单粒子三点翻转的几率日益增高,严重影响可靠性.为了实现单粒子三点翻转自恢复,该文提出一种低开销的三点翻转自恢复锁存器(LC-TNURL).该锁存器由7个C单元和7个钟控C单元组成,具有对称的环状交叉互锁结构.利用C单元的阻塞特性和交叉互锁连接方式,任意3个内部节点发生翻转后,瞬态脉冲在锁存器内部传播,经过C单元多级阻塞后会逐级消失,确保LC-TNURL锁存器能够自行恢复到正确逻辑状态.详细的HSPICE仿真表明,与其他三点翻转加固锁存器(TNU-Latch,LCTNUT,TNUTL,TNURL)相比,LC-TNURL锁存器的功耗平均降低了31.9％,延迟平均降低了87.8％,功耗延迟积平均降低了92.3％,面积开销平均增加了15.4％.相对于参考文献中提出的锁存器,LC-TNURL锁存器的PVT波动敏感性最低,具有较高的可靠性.     

基于 C 单元的抗干扰低功耗双边沿触发器

快速增长的功耗是 VLSI 设计中的重要问题,特别是输入信号中存在毛刺,双边沿触发器的功耗将会显著增大。 为了有 效降低功耗,提出了一种基于 C 单元的抗干扰低功耗双边沿触发器 AILP-DET,结构采用快速的 C 单元,不仅能够阻塞输入信号 存在的毛刺,阻止触发器内部冗余跳变的发生,降低晶体管的充放电频率;而且增加了上拉-下拉路径,降低了其延迟。 相比现 有的双边沿触发器,AILP-DET 只在时钟边沿采样,有效降低了功耗。 通过 HSPICE 仿真,与 10 种双边沿触发器相比较, AILP-DET 仅仅增加了 7. 58%的延迟开销,无输入毛刺情况下总功耗平均降低了 261. 28%,有输入毛刺情况下总功耗平均降低了 46. 97%。 详尽的电压温度波动分析表明,该双边沿触发器对电压、温度等波动不敏感。