基于40 nm CMOS工艺可快速锁定的宽带锁相环电路设计

通过改进鉴频鉴相器(PFD)的电路结构,增加一个控制模块自适应调整电荷泵的充放电电流大小,设计了一种可快速锁定的宽频带电荷泵锁相环电路.当鉴频鉴相器输出的相位误差值大于控制模块中的延迟时间τ时,打开控制开关增加电荷泵的电流,从而增加环路带宽,减少环路滤波器的电阻值,实现快速锁定,环路稳定性不变.当环路接近锁定时,调整带宽到预设的优化值,保证了系统性能的最优化.基于SMIC 40nm CMOS工艺,完成电路设计与仿真.结果表明:在电源电压为2.5V时,该锁相环可实现输出频率范围为698~960 MHz,1 700~2 200MHz,2 300~2 700MHz,覆盖GSM,TD-SCDMA,WCDMA,TD-LTE四个通讯标准的工作频段,锁定时间小于12μs.     

低相位噪声压控振荡器设计

分析了LC压控振荡器(VCO)相位噪声,通过改进电路结构,采用PMOS和NMOS管做负阻管,在尾电流源处加入电感电容滤波,优化电感设计,设计了一种高性能压控振荡器.采用TSMC 0.18 μm IP6M CMOS RF工艺,利用Cadence中的Spectre RF工具对电路进行仿真.在电路的偏置电流为6 mA、电源电压VDD=1.8 V时,输入控制电压为0.8～1.8 V,输出频率变化为1.29～1.51 GHz,调谐范围为12.9%,相位噪声为-134.4 dBc/Hz@1MHz,功耗仅为10.8 mW.     

集成电路设计专业创新型人才培养模式探索

集成电路产业是电子信息产业发展、促进社会信息化的基础。创新型人才是集成电路产业发展的重要因素。随着集成电路设计相关人员需求的日益增加,国内很多高校都开设了集成电路设计相关本科专业。针对目前集成电路设计本科人才培养模式存在的问题,结合长沙理工大学实际,通过改革课程教学、完善实验实践环节、增加就业相关知识三个措施增强学生的学习兴趣,培养学生的创新能力,逐步建立集成电路设计专业创新型人才培养模式。     

一种新型高精度CMOS电压基准源

在分析MOS管电流电压的温度特性的基础上,基于对两个连接成二极管形式的对称NMOS管通以不同大小的PTAT电流,NMOS管的栅压将向不同方向变化这一原理,通过对这两个NMOS管的栅压进行相互补偿,设计了一种新型的CMOS基准电压源.电路采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺进行设计,基于BSIM3V3模型,利用Cadence的Spectre工具对电路进行仿真.结果表明:当电源电压VDD=1.2 V时,其温度系数仅为28×10-6/℃.     

一种新型高输出阻抗,高电流匹配精度电流镜的设计

电流镜是模拟电路设计的基础单元之一,在高性能模拟电路设计中,电流镜的电流匹配精度和输出阻抗是决定电路性能的最重要的参数之一.设计一种新型高输出阻抗、高电流匹配精度电流镜,采用了一种新颖的五级负反馈增益方法来增加电流镜的输出阻抗,同时还通过改进DMCM电路结构提高了电流镜的电流匹配精度,使得设计的电流镜在任何Iin下都保证有较高的电流匹配精度,而且这种新型电流镜也有近似于传统两级共源共栅电流镜的摆幅.采用TSMC 0.18 μm,1.8/3.3CMOS标准工艺,在3.3 V电源下,输出阻抗能达到18 GΩ以上,并且电流匹配精度接近于0.01%,输出电压摆幅为1.28～3.3V     

色散会聚透镜系统中的微米焦开关

为了研究宽带TEM₂₂模厄米-高斯光束通过受光阑限制色散会聚透镜系统的微米焦开关现象, 采用数值计算方法对TEM₂₂模厄米-高斯光束的光强分布进行了分析, 取得了传输轴上光强分布的数据。结果表明, 带宽变化引起轴上TEM₂₂模厄米-高斯光束两个光强极大的相对大小改变, 结果导致光强主极大位置跃变; 当相对带宽γ=0.231且菲涅耳数F_w=100时, 光强主极大位置跃变距离为2.5μm, 出现微米焦开关现象; 带宽和菲涅耳数是影响光束微米焦开关的重要因素; 菲涅耳数较大时, 较窄的带宽就可以诱导微米焦开关, 反之则需要较宽的带宽。此研究结果有助于光通信技术中微纳光学器件的设计和制作。     

高性能双模前置分频器设计

提出了一种新颖的分频器设计方案,在高频段采用改进的CMOS源耦合逻辑(SCL)结构的主从D触发器进行分频,以满足高速要求;在低频段采用自锁存的D触发器进行分频.这种结构的D触发器不但具有锁存功能,而且所需的管子比主从式D触发器要少,以满足低功耗和低噪声要求.从而使总体电路实现高速、低功耗、低噪声要求.基于TSMC的0.18 μmCMOS工艺,利用Cadence Spectre工具进行仿真.该分频器最高工作频率可达到5 GHz,在27 ℃、电源电压为1.8 V、工作频率为5 GHz时,电路的功耗仅4.32 mW.     

色散透镜系统中宽带厄米-高斯光束的焦移

为了了解带宽对厄米-高斯光束的聚焦特性和焦移的影响，采用衍射积分推导了TEM₁₁模和TEM₂₂模厄米-高斯光束通过受光阑限制色散透镜的传输公式，并利用数值计算对聚焦光强分布进行了研究，分析了带宽对两种模式焦移的影响。结果表明，TEM₁₁模和TEM₂₂模厄米-高斯光束的焦移量都会随带宽增大而增大，但两者的大小依赖相对带宽；当相对带宽小于0.25时，TEM₂₂模焦移量大于TEM₁₁模焦移量，然而相对带宽大于0.25时，后者会稍大于前者；带宽变化使TEM₂₂模轴上光强主极大和次极大发生消长，从而引起轴上光强极大位置发生跃变。该研究结果对宽带厄米-高斯光束的应用具有一定的参考价值。     

La掺杂ZnS的电子结构与稳定性的研究

采用第一性原理赝势平面波方法研究了La掺杂ZnS体系的电子结构与稳定性。通过对掺杂前后各模型的形成热、结合能、能带结构、态密度、Mulliken电荷和键重叠聚居数的计算与分析,结果表明:La置换ZnS中的Zn是许可的,且能够稳定存在;La原子较Zn原子具有较强的失电子能力,La原子的掺入,对ZnS体系具有共价键与离子键的共同作用;导致体系能带结构发生明显变化,禁带宽度变小,系统发生Mott转变,从半导体变为金属;原子半径较大的La原子致使其周围的电子分布表现出一定的各向异性。     

新型双模前置32/33分频器设计

提出了一种新颖的分频器设计方案,在高频段采用改进的CMOS源耦合逻辑(SCL)结构的主从D-Latch进行分频;在低频段采用自锁存的D触发器进行分频,从而实现高速、低功耗、低噪声双模前置32/33分频器。基于TSMC的0.18!mCMOS工艺,利用CadenceSpectre工具进行仿真。该分频器最高工作频率可达到5GHz,在27℃、电源电压为1.8V、工作频率为5GHz时,电路的功耗仅4.32mW(1.8V×2.4mA)。