硅基铝T形梁MEMS可变电容的设计与模拟

提出了一种新颖的运用于射频通信系统VCO中的RFMEMS可变电容。该电容使用平行板和T形梁结构,使用硅衬底,整个结构由铝材料组成,结构简单,与集成电路工艺兼容,从而能够实现片上可变电容。通过静电力驱动上极板向下运动,电容值相应地发生改变,当上极板加电压从2.4V变化到4.3V时,电容值从0.25pF变化到0.33pF,变化率为中心电容的27%。使用Coventor软件对该器件进行了模拟,给出的模拟结果包括容量、调节范围、瞬时响应、Pullin电压和运用该可变电容的VCO的电路模拟。     

微加工射频可变电容的研究与进展

我们给出并比较各种最新颖的可变电容,这些电容包括上极板水平移动的可变电容、梳状水平移动的可变电容、平行板上下移动的可变电容、平行板梳状上下移动的可变电容、改变介质的交叠面积的可变电容、使用水平执行器的可变电容、使用绝缘衬底实现的可变电容和使用MEMS开关调节电容阵列来实现的可变电容,比较了目前的可变电容的各种结构以得出目前工艺条件可以较容易实现的高Q值的可变电容。     

BST-MEMS移相器开关

为了提高MEMS电容开关性能,介绍了移相器的一种新型结构——分布式电容周期性加载结构。分析发现移相器的相移度和单元可变电容的变化率有关。目前MEMS可变电容单元采用的介质基本上是氮化硅。BST薄膜作为一种性质优良的介电材料,其介电常数远大于氮化硅。从MEMS移相器开关性能的几个关键指标出发,探讨在MEMS移相器开关中,用BST薄膜代替氮化硅介质的可能性。     

一种MEMS热驱动可变电容的分析模拟

文中设计并分析了一个MEMS热驱动可变电容,它的下极板固定于衬底,上极板通过热致动器驱动。热致动器由冷臂和热臂组成,一端通过锚点固定于衬底,一端连接在电容器上极板。热驱动器通过电压驱动使MEMS电容器上极板上下运动。文中作者使用有限元方法模拟了150～300μm加热臂长在0～4 V电压条件下的电容变化值和温度变化,有限元模拟结果表明其电容变化率最大可达10倍。     

静电驱动可调微机械电容

利用简单MEMS技术制作了高品质因数的射频可调微机械电容.此电容由静电驱动,利用WYKO NT1100光学表面轮廓仪测量在不同外加直流电压下可变电容的表面轮廓和位移等信息.测试结果表明,电容的吸合电压为13.5V,电容可调比为1.31∶1,在1GHz下品质因数为51.6,电容值为0.79pF.     

静电驱动可调微机械电容

利用简单MEMS技术制作了高品质因数的射频可调微机械电容.此电容由静电驱动,利用WYKO NT1100光学表面轮廓仪测量在不同外加直流电压下可变电容的表面轮廓和位移等信息.测试结果表明,电容的吸合电压为13.5V,电容可调比为1.31∶1,在1GHz下品质因数为51.6,电容值为0.79pF.     

一种应用于高灵敏度GNSS接收机低相位噪声Q增强型可变电容的LC压控振荡器

本文提出了一种增强型品质因素(Q)可变电容的LC压控振荡器,用于高灵敏度GNSS接收机。提出的增强的累积型MOS(A-MOS)可变电容由两个A-MOS可变电容和两个直流偏置组成,具有改善Q值和线性化电容-电压曲线的优点。数字切换的可变电容阵列（DSVA）对所有的VCO子波段进行VCO增益补偿,基于A-MOS可变电容的特性,DSVA中的可变电容关断时,其作为高Q值的固定电容,而当可变电容接入时,其作为Q值适中的调谐电容,这样保证了整个LC谐振腔的Q值最大化。提出的电路已经在0.18 1P6M的CMOS工艺上制造。测量的相位噪声低于-122dBc/Hz当偏移频率为1MHz, 通过调节子波段和控制电压,测得的调节范围为58.2%,而VCO增益变化小于?21%。当采用1.8V电源电压时,提出的压控振荡器在整个工作范围内功耗小于5.4mW.     

射频MEMS压控电容器

研究了射频 MEMS压控电容器的设计和制造工艺。压控电容器的制作采用了 MEMS制造技术 ,其主要结构为硅衬底上制作金属传输线电极和介质层 ,然后制作金属膜桥作为电容器的另一个电极。通过改变加在金属膜桥与传输线间的电压达到改变电容值的目的。这种压控电容器可以工作于射频和微波波段 ,具有很高的Q值。测试结果如下 :在 1 GHz、0 V时 Q值达到 3 0 0 ,0偏压电容值为 0 .2 1 p F,当加上驱动电压后 Cmax/ Cmin的变比约为 4∶ 1     

多晶硅衬底上的RF MEMS开关

在微机械开关与硅IC工艺设计和兼容方面进行了改进,获得了一种可与IC工艺兼容的RF MEMS微机械开关.采用介质隔离工艺技术把这种RF MEMS微机械开关制作在绝缘的多晶硅衬底上,实现了与IC工艺兼容;采用在金属膜桥的端点附近刻蚀一些孔的优化方法,降低了RF MEMS微机械开关的下拉电压.用TE2819电容测试设备测试开关的电容,测得开关的开态电容、关态电容和致动电压分别为0.32pF、6pF和25V.用HP8753C网络分析仪对RF MEMS微机械开关进行了RF特性测试,得出RF MEMS微机械开关在频率1.5GHz下关态的隔离度为35dB,开态的插入损耗为2dB,用示波器测得该开关的开关速度为3μs.     

MEMS陀螺器件与驱动电路的相位关系研究

为了指导高性能MEMS陀螺的驱动电路设计,针对MEMS陀螺器件与外围驱动电路之间存在的"激励电压、静电力、质量块位移、检测电容变化、检测电流、检测电压"五次信号转换进行了详细研究,获得了确切的相位关系,建立传输函数模型。最终根据推得的总体相位关系,设计并实现了一款基于锁相技术的闭环驱动电路。测试结果表明,MEMS陀螺系统能在3s内可靠起振且无振铃,稳定振荡频率为10.33 kHz,稳定振荡幅度为2.05 V。该测试结果验证了此相位关系研究的必要性与正确性,此研究同样适用于其他静电驱动、电容检测式MEMS传感器。     

High temperature InAs infrared detector based onmetal-insulator-semiconductor structure

The Au/Cr/a-SiN_x:H/(n)InAs/GaAs metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitor was fabricated as a basic element of charge injection devices using plasma enhanced chemical vapour deposition. The electrical properties of the capacitor were analysed as a function of temperature using high frequency (1 MHz) capacitance-voltage measurements. It was demonstrated that the capacitor can still be biased into deep depletion at 180 K. When this capacitor is used as an integrated infrared detector in a charge injection device, it exhibits the capacity to detect infrared signals at a temperature of 180 K, higher than that of an InSb infrared detector (77 K), and the device can be cooled thermoelectrically     

Restraining for switching effects in an AC driving pixel circuit of the OLED-on-silicon

The AC driving scheme for OLEDs,which uses the pixel circuit with two transistors and one capacitor(2T1C),can extend the lifetime of the active matrix organic light-emitting diode(AMOLED) on silicon,but there are switching effects during the switch of AC signals,which result in the voltage variation on the storage capacitor and cause the current glitch in OLED.That would decrease the gray scale of the OLED.This paper proposes a novel pixel circuit consisting of three transistors and one capacitor to realize...     

An electrically-programmable switched capacitor filter

Techniques are presented for the design of a second-order switched capacitor filter which has its frequency response parameters programmed by the application of digital control signals. Two different types of weighted capacitor arrays are used to achieve programmability in the center frequency, peak gain, and selectivity. Experimental results are given for an integrated NMOS version with eight logarithmically-spaced center frequencies programmed by a 3 bit digital word, and 64 Q and gain values programmed by two 6 bit words. The filter is designed so that binary changes in the sampling frequency provide new sets of center frequencies which smoothly continue the logarithmic progression. Since the response depends on monolithic MOS capacitor ratios, the accuracy and reproducibility inherent in the switched capacitor approach are retained.     

Capacitive coupling and quantized feedback applied to conventionalCMOS technology

An on-chip capacitor is formed under the bond pad to block the DC level of input signals. Capacitively coupled signals suffer the “zero wander” effect which causes the local DC level on the second plate of the capacitor to be dependent on the bit activity rate. A quantized feedback technique using a self-triggered decision circuit is used to reestablish local DC voltage levels in the receiver and eliminates the “zero wander” effect. The input signals can be detected over a large common mode range independent of the bit activity rate and over a large frequency range. Silicon area and power dissipation are reduced since encoding and decoding of the bit stream is not required. The circuit has been implemented in silicon using a conventional digital 0.5 μm CMOS technology. This receiver can detect a 2³¹-1 pseudorandom pattern at 800 Mb/s with no errors and can operate down to a data rate of 2 kHz     

金属管裂纹声发射电磁激发试验研究

针对电磁激发实现身管裂纹检测的问题,对电磁激发原理及实现进行深入分析,采用大容量高压电容放电方式,在金属管上实现裂纹声发射电磁激发试验。通过对有、无裂纹试件,在不同激发电压下采集信号的频域对比分析,获得了金属管裂纹的声发射激发规律,为常态下火炮身管裂纹的声发射检测提供了基础。     

Linear processing of PWM signals using a RC time encoded integrator

This paper describes a delay-and-addition cell that enables direct signal processing of pulse with modulation (PWM) encoded signals. The cell can be considered functionally equivalent to a switched capacitor integrator. However, both its input and output are synchronous PWM signals. As a difference to a switched capacitor integrator, the circuit does not require operational amplifiers and is composed of passive RC circuits, switches, comparators and digital logic. Circuit implementation non idealities such as offset and propagation delays have also been analyzed. The main advantage of this circuit is the possibility to operate at a low voltage. The paper shows measurements of a demonstration circuit implementing a first order filter. As an application example, the filter is used to attenuate the quantization noise of a sigma-delta signal, delivering a continuously varying PWM waveform from a synchronous bitstream.     

一种快速响应低压差线性稳压器的设计

介绍了一种应用于DRAM芯片内部供电的新型低压差线性稳压器(LDO)。在传统LDO电路PMOS输出驱动管的栅端增加了一个开关电容电路,根据负载电流使能信号控制耦合电容的接入,使驱动管的栅端耦合到一个正向或者负向的电压脉冲,在负载电流急剧变化时能快速调整过驱动电压,以适应负载电流的变化。仿真结果显示,该电路有利于输出电压的快速稳定,恢复时间缩短了38%以上。采用45 nm DRAM 掩埋字线工艺进行流片。实测结果显示,该LDO输出电压恢复时间在10 ns以内。在DDR3-1600的数据传输速度下,DRAM芯片的数据输出眼图为280 ps,符合JEDEC标准。     

基于ANSYS 的DDR4 SDRAM 信号完整性仿真方法研究

半导体技术快速发展,双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data Rata Synchronous Dynamic Random Access Memory, DDR SDRAM)的信号完整性问题已成为设计难点。文中提出了一种基于ANSYS 软 件和IBIS 5. 0 模型的DDR4 SDRAM 信号完整性仿真方法。利用IBIS 5. 0 模型中增加的复合电流(Composite Current) 、同步开关输出电流等数据,对DDR4 SDRAM 高速电路板的信号完整性进行更准确的仿真分析。仿真结果 表明:高速信号在经过印制板走线和器件封装后,信号摆幅和眼图都有明显恶化;在仿真电路的电源上增加去耦 电容后,信号抖动和收发端同步开关噪声(Synchronous Switching Noise, SSN)都得到明显改善;在不加去耦电容的 情况下,将输入信号由PRBS 码换成DBI 信号,接收端的同步开关噪声有所改善,器件功耗可以降为原来的一半。     

一种光电探测器接口电路的响应特性分析

针对窄脉冲激光时域/频域特性,对窄脉冲激光电路设计进行了详细的分析,包括探测器光敏面面元尺寸分析,以及取样电阻、反馈电容对信号带宽和信号完整性的影响等。为了提高探测系统的信噪比、稳定性等要素,对两种典型的光电接口电路进行了理论分析和软件仿真,得到不同的探测器结电容、取样电阻、反馈电容等参数对窄脉冲激光探测电路光电接口带宽、输出信号幅值、脉宽等响应特性的影响。根据不同种类的探测器及脉冲激光探测信号的频率特性,选取不同的偏置与放大电路,可以使前置光电接口电路的性能达到最佳。     

一种双频能量选择表面的设计

文中提出了一种能在两个工作频段对高功率微波进行自适应防护的双频能量选择表面,它由两个分 别加载了二极管和集总电容的开口谐振环构成,在C 波段(5. 4~6. 0 GHz)和S 波段(2. 6~2. 8 GHz)各产生一个信号 通带。当入射波的场强超过设定阈值时,二极管被谐振环上的感应电压导通,使得谐振环的谐振状态发生变化,两 个信号通带自动关闭,从而屏蔽高功率微波。通过表面电流和电场分布阐述了设计思路和工作原理。采用PCB 工 艺制作了样件并分别在弱场和高功率辐照下进行了传输系数的测量实验。仿真和实验结果具有良好的一致性,表 明双频能量选择表面在两个信号通带的插入损耗均小于1 dB,防护效果大于15 dB(其中C 波段的信号通带内防护 效果大于25 dB),能对高功率微波进行有效防护。