一种阵列布局优化的256 kb SRAM

介绍了一种阵列布局优化的256 kb(8 k×32位)低功耗SRAM。通过采用分级位线和局部灵敏放大器结构,减少位线上的负载电容;通过电压产生电路,获得写操作所需的参考电压,降低写操作时的位线电压摆动幅度,有效地减少了SRAM读写操作时的动态功耗。与传统结构的SRAM相比,该256 kb SRAM的写功耗可减少37.70 mW。     

用于SRAM的低功耗位线结构

提出了一种用于SRAM的低功耗位线结构,通过两种途径来实现低位线电压.在写操作时,利用单边驱动结构来抑制位线上充电电压的过大摆动;在读写操作时,改进预充结构来使位线电压保持较低.仿真表明,该结构使功耗大大节省.     

基于低摆幅策略的低功耗多端口寄存器文件设计

本文通过使用低摆幅策略和修改的与非型地址译码器设计了一种低功耗的寄存器文件。该低摆幅策略基于反馈机制并利用动态逻辑减少主动反馈引入的功耗。低摆幅策略分为读写两部分。在低摆幅写策略中,设计了一种存储单元用来支持低摆幅写入。修改后的NAND解码器,不仅功耗更低,同时面积也大幅减少。对比传统单端位线的寄存器文件,低摆幅技术在读和写部分能分别降低51.15%和34.5%的功耗。后仿结果表明在十二个端口同时工作时,低摆幅策略能够降低39.4%的功耗。     

基于位线循环充电SRAM模式的自定时电路设计

随着集成电路的密度和工作频率按照摩尔定律所描述的那样持续增长,使得高性能和低功耗设计已成为芯片设计的主流。在微处理器和SoC中,存储器占据了大部分的芯片面积,而且还有持续增加的趋势。这使存储器中的字线长度和位线长度不断增加,增加了延时和功耗。因此,研究高速低功耗存储器的设计技术对集成电路的发展具有重要意义。对SRAM存储器的低功耗设计技术进行研究,在多级位线位SRAM结构及工作原理基础上,以改善SRAM速度和功耗特性为目的,设计了基于位线循环充电结构的双模式自定时SRAM,其容量为8K×32 b。     

一种提高SRAM写能力的自适应负位线电路设计

随着器件尺寸缩小到纳米级,在SRAM生产过程中,工艺偏差变大会导致SRAM单元写能力变差.针对这一问题,提出了一种新型负位线电路,可以提高SRAM单元的写能力,并通过控制时序和下拉管的栅极电压达到自我调节负位线电压,使负电压被控制在一定范围内.本设计采用TSMC 40nm工艺模型对设计的电路进行仿真验证,结果证明,设计的电路可以改善写能力,使SRAM在电压降到0.66V的时候仍能正常工作,并且和传统设计相比,本电路产生的负电压被控制在一个范围内,有利于提高晶体管的使用寿命,改善良率,节省功耗.     

手机用TFT-LCD驱动芯片内置SRAM的研究与设计

内置单端口SRAM是单片集成的TFT-LCD驱动控制电路芯片中的重要模块,主要功能是存储CPU送来的一帧画面的显示图像数据以及输出数据到显示单元,其主要性能指标是存储速度和消耗功率。文章讨论了内置SRAM的分块存储结构,阐述了SRAM存储单元的设计方法。在预充电路的设计中采用了分块预充机制,既节省了功耗又保证了预充时间,同时提出了预充时位线电荷再利用设计方案,使得预充电功耗降低了1/2左右。采用0.25μmCMOS工艺设计并实现了TFT-LCD驱动控制电路芯片中的SRAM模块,其容量为418kbits。NanoSim仿真结果表明,SRAM存储单元的读写时间小于8ns,当访存时钟频率为3.8MHz时,静态功耗为0.9mW,动态功耗小于3mW。     

一种超低功耗、容错的静态随机存储器设计

为了减轻辐射环境中静态随机存储器（SRAM）受单粒子翻转（SEU）的影响以及解决低功耗和稳定性的问题,采用TSMC 90nm工艺,设计了一款可应用于辐射环境中的超低功耗容错静态随机存储器。该SRAM基于双互锁存储单元（DICE）结构,以同步逻辑实现并具有1KB（1K×8b）的容量,每根位线上有128个标准存储单元,同时具有抗SEU特性,提高并保持了SRAM在亚阈值状态下的低功耗以及工作的稳定性。介绍了这种SRAM存储单元的电路设计及其功能仿真,当电源电压VDD为0.3V时,该SRAM工作频率最大可达到2.7MHz,此时功耗仅为0.35μW;而当VDD为1V时,最大工作频率为58.2MHz,功耗为83.22μW。     

一种基于时钟抽取偏置电压技术的存储器位线

基于一种新型时钟延时单元,设计了一种片上存储器的位线。在不增加版图面积的前提下,通过周期性地改变保持管的衬底偏置电压,减小了短路功耗、泄漏功耗和延迟时间,同时增加了电路的抗工艺波动能力。在SMIC 65 nm工艺下,完成了传统位线、改进后的位线以及静态随机存取存储器(SRAM)的设计。仿真结果表明,在1 GHz时钟频率下,改进后的两种位线与传统位线相比,功耗延迟积分别减小了19.1%和15.9%。最后,通过蒙特卡洛分析可知,改进后的位线相比于传统位线具有较强的抗工艺波动能力,即功耗延迟积的方差减小了97.1%。     

一种动态功能重构SRAM的设计与实现

SRAM作为常用的存储器,在速度和功耗方面有一定的优势,但其较大的面积是影响成本的主要原因。文章设计了一种256×8位动态功能重构的SRAM模块,在完成基本SRAM存储功能的前提下,通过设置重构标志信号tag及附加的控制逻辑信号,复用基本SRAM模块存储资源,使系统完成FIFO的顺序存储功能。整个设计一方面拓展了基本存储体的功能,另一方面,FPGA验证结果显示：实施重构方案后同一块FPGA器件的硬件资源利用率明显提高了。最后,采用插入门控时钟的低功耗优化方案进行了DC综合,结果显示动态功耗降低了59．6％。经过“重构”的方式后,只增加了少量电路便可以实现动态数字电路的基本功能,一方面完成了功能上的拓展,另一方面提高了存储模块硬件资源的利用率,使SRAM具有了更高的性价比。     

高速低功耗电流型灵敏放大器的设计

提出了一款适合在低电压、大容量SRAM中应用的高速低功耗电流型灵敏放大器。该电路在交叉耦合反相器之间添加了一对隔离管,有效消除了大量位线寄生电容所带来的负面影响,从而极大提高了灵敏放大器的速度。同时,通过对时序控制电路的优化,有效降低了放大器的功耗。采用SMIC0．13μm数字工艺在HSpice下进行仿真,结果表明：在室温,1．2V工作电压下,灵敏放大器的放大延迟仅为0．344ns,功耗为102μw。相比文献中提出的电流型灵敏放大器,速度分别提高了9．47％和31．2％,功耗则降低了64．8％与63％。     

现代低功率无线接入技术在未来的作用

本文讨论了无线电通信市场的发展趋势和促进其发展的各种因素，从价格、服务性能和质量上与现有大功率宏蜂窝系统以及其它低功率无线接入系统相比较，个人接入系统 ＰＡＣＳ具有明显的优势，并讨论了它的适用范围。     

一种低温漂低功耗的简易带隙基准电压设计

电压基准在模拟电路中提供一个受电源或温度等影响较小的参考电压,以保证整个电路正常工作。设计了一种低温漂低功耗带隙基准电压源,采用不受电源影响的串联电流镜做偏置．利用PTAT电压的正向温度系数和基极发射极电压的负向温度系数特性,以适当的系数加权构造零温度系数的电压量。该设计避开了运放的应用．结构简易,原理清晰,便于入门级的同学在短时间内学习掌握。0-70℃范围内,温漂系数为16．4ppm／℃。供电电压在5-6V范围内变化时,电源抑制比达57．7dB。总输出噪声为140．3μV,功耗为300．6μW。     

NB-IoT功控方式和低功耗技术分析

蜂窝物联网NB-IoT是目前运营商的重点建设网络,其发展前景和应用需求也在不断扩大,其中,低功耗是NB-IoT最重要的技术特点之一,是促进网络和应用发展的重要因素。本文在介绍NB-IoT网络结构、主要技术的基础上,重点介绍NB-IoT的功控方式及如何实现低功耗,并分析其中的影响因素和参数,对NB网络功控方面提出建议。     

一种集成低压低功耗电流复制电路设计

本文提出了一种集成低压低功耗电流复制电路。利用单级放大器和电压跟随器构成的负反馈回路实现对输入电压跟的跟随,利用等比例电阻实现电流的等比例复制,电路结构简单,仅由5个MOS管和2个等比例电阻构成。基于TSMC 0.18μm工艺完成电路设计,使Spectre完成电路仿真。结果表明,电路电源电压为1V时,电路静态功耗仅为1μW。在输入电流范围为0-50μA时,输出电流线性跟随输入电流,当输入电流大于3μA时,电流复制精度大于99%,电路带宽为31MHz。     

一种应用于无线传感器网络的低电压低功耗上混频器

This paper presents an up-conversion mixer for 2.4-2.4835 GHz wireless sensor networks （WSN） in 0.18 μm RF CMOS technology. It was based on a double-balanced Gilbert cell type, with two Gilbert cells having quadrature modulation applied. Current-reuse and cross positive feedback techniques were applied in the mixer to boost conversion gain; the current source stage was removed from the mixer to improve linearity. Measured results exhibited that under a 1 V power supply, the conversion gain was 5 dB, the input referred 1 dB compression point was -11 dBm and the IIP3 was -0.75 dBm, while it only consumed 1.4 mW.     

A 0.8 V low power low phase-noise PLL

A low power and low phase noise phase-locked loop(PLL) design for low voltage(0.8 V) applications is presented.The voltage controlled oscillator(VCO) operates from a 0.5 V voltage supply,while the other blocks operate from a 0.8 V supply.A differential NMOS-only topology is adopted for the oscillator,a modified precharge topology is applied in the phase-frequency detector(PFD),and a new feedback structure is utilized in the charge pump(CP) for ultra-low voltage applications.The divider adopts the extende...     

一种0.8V低功耗低相位噪声锁相环的设计

本文提出了一种低电压应用的低功耗、低相位噪声锁相环（PLL）。其中压控振荡器（VCO）的工作电压为0.5V,其他模块的工作电压为0.8V。为了适应极低电压下的应用,文中振荡器采用了纯NMOS差分拓扑结构,鉴频鉴相器（PFD）采用改进的预充电结构,而电荷泵（CP）采用新型负反馈结构。预分频电路采用扩展的单相时钟逻辑电路构成,它可以工作在较高的频率下,节省了芯片面积和功耗。此外还采用了去除尾电流源等设计方法来降低相位噪声。采用SMIC 0.13μm RF CMOS工艺,在0.8V电源电压下,测得在整个锁定范围内,最差相位噪声为-112.4dBc/Hz@1MHz,其输出频率范围为3.166~3.383GHz。改进的PFD和新型CP功耗仅为0.39mW,占据的芯片面积仅100μm×100μm。芯片总面积为0.63mm2,在0.8V电源电压下功耗仅为6.54mW 。     

两种低功耗新型过温保护电路的设计

电源管理芯片中过温保护电路用来检测芯片的温度。当温度过高时,过温保护电路输出保护信号,使芯片停止工作,以免温度过高而损坏芯片。为了实现上述过温保护电路功能,提出了两种新型的过温保护电路,不但能够精确地检测芯片的温度,并且功耗很低。采用0．5μm N-阱CMOS工艺的方法,进行电路设计,并使用CadenceSpectre工具进行了仿真实验验证。仿真实验结果表明两种电路仅消耗3μA的电流就能够实现精确的温度检测,其具有较强的适应性,高灵敏度和高精度的特点,应用前景比较广泛。     

一种宽带低功耗低相位噪声的双模预分频器

本文设计了应用SCL、TPSC和CMOS静态三种类型的触发器配合工作的新型双模预分频器。与传统使用单一种类型触发器的双模预分频器相比,该双模预分频器更容易获得高速、宽带、低功耗和低相位噪声的性能。为了验证此设计的性能,采用了SMIC 0.18um CMOS 工艺流片实现。在电源电压为1.8V的条件下测试,此双模预分频器的工作频率范围从0.9 GHz 到 3.4 GHz ;当输入信号为 3.4 GHz时,其功耗为2.51mW,相位噪声为-134.78 dBc/Hz @ 1 MHz. 其核心面积为 is 57um*30um。鉴于其良好的性能,可以应用于许多射频系统的频率综合器中,特别在多标准无线通信系统中。     

一种低功耗K频段低噪声放大器

基于0.13μm锗硅(SiGe)双极型互补金属氧化物(Bipolar Complementary Metal Oxide Semi-conductor,BiCMOS)工艺,设计制作了一种高增益低功耗K频段低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA),通过优化晶体管尺寸及利用硅通孔设计高品质因数射极退化电感,降低了LNA噪声.实测结果表明,在1.6 V偏置条件下,该LNA在20 GHz的噪声系数等于1.94 dB,输入1 dB压缩点等于-29.6 dBm;18～21.3 GHz频率范围内,LNA增益大于23.3 dB,S11和S22均小于-10 dB.包含偏置电路功耗在内,芯片功耗仅21 mW,优于其他同等噪声系数的K频段SiGe BiCMOS LNA.该LNA可应用于卫星通信等K频段低功耗接收机系统.