一种基于新型欠压闭锁电路的能量收集方法

目前自供电无线压电传感器网络已被广泛应用在智能家居及环境监测等领域.组成网络的每个压电传感器节点需要完成不同功耗的任务,如数据采集、存储等低功耗任务和数据无线传输的高功耗任务.针对低功耗和高功耗任务,该文设计了基于新型欠压闭锁电路的双模组能量收集电路,电路具有蓄能周期短和容量大的特点,可分别用于低功耗任务的低功耗级蓄能...     

百万门级系统芯片低功耗技术研究

针对超大规模集成电路低功耗设计技术市场需求的迅速增大,提出了一种新的百万门级系统芯片低功耗设计流程,重点分析了芯片系统级、电路级、逻辑级与物理级四个不同的层次的低功耗设计方法,包括系统构架、时钟与功耗管理算法等低功耗关键技术。以某新型雷达SoC低功耗设计为例,采用SMIC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺进行设计,版图尺寸为7.825 mm×7.820 mm,规模约为200万门。实验结果表明,在100 MHz工作频率下,采用新的低功耗设计流程后,前端设计阶段功耗降低了42.79%,后端设计阶段功耗降低了12.77%,芯片总功耗仅为350 mW。样品电路通过了用户某新型相控阵雷达系统的应用验证,满足小型化和低功耗的要求。     

一种新型低功耗准动态移位寄存器的模拟

提出一种低功耗准动态移位寄存器电路 ,这种电路静态功耗几乎为 0 ,仅仅存在动态功耗 ;是一种无比电路 ,所有的开关和反相器晶体管按最小尺寸进行设计 ,电路简单 ,面积小 ;该种电路不存在电荷的再分配 ,漏电流损失的电荷可从电源补充。采用 1 .2μm的 CMOS工艺 ,用 PSPICE8.0对该电路进行仿真验证。这种低功耗准动态移位寄存器电路已成功用作 CMOS图像传感器的读出扫描电路。     

低功耗64×64 CMOS快照模式焦平面读出电路新结构

介绍了一个工作于快照模式的CMOS焦平面读出电路的低功耗新结构-OESCA(Odd-Even SnapshotCharge Amplifier)结构该结构像素电路非常简单,仅用三个NMOS管;采用两个低功耗设计的电荷放大器做列读出电路,分别用于奇偶行的读出,不但可有效消除列线寄生电容的影响,而且列读出电路的功耗可降低1 5%,因此OESCA新结构特别适于要求低功耗设计的大规模、小像素阵列焦平面读出电路采用OESCA结构和1.2μm双硅双铝标准CMOS工艺设计了一个64×64规模焦平面读出电路实验芯片,其像素尺寸为50μm×50μm,读出电路的电荷处理能力达10.37pC.详细介绍了该读出电路的体系结构、像素电路、探测器模型和工作时序,并给出了精确的SPICE仿真结果和试验芯片的测试结果.     

一种用于无源射频识别标签的上电复位电路

提出了一种新型的低压低功耗上电复位电路。该电路利用MOS管多种二级效应,采用多种低压低功耗技术,满足降低功耗的需要。整个上电复位电路的静态功耗低于1μW,应用于1.8 V与1.2 V电源电压。设计采用SMIC 0.18μm EEPROM工艺,可应用于其他低电源电压以及低功耗要求的芯片设计。     

面向压电能量收集的传感器自供电电源设计

随着物联网传感器网络的快速发展,微弱能量收集电路因其诸多优越性而备受关注。该文设计了一种基于压电能量收集技术的电路,其通过收集环境中的低频机械振动能量,经压电陶瓷(PZT)换能器产生交流电压,再经四倍压电路放大,并通过LTC3588-1电源管理电路整流变换,最终产生一个可供低功耗传感器工作的可切换的标准电压。实验结果表明,该电路可有效支持低功耗传感器正常工作。     

一种低功耗14 bit逐次逼近型模数转换电路设计

为满足可穿戴集成电路长续航时间的应用需求,设计了一种低功耗14 bit逐次逼近型模数转换电路。为提高电路线性度,采样保持模块利用开关自举原理获得晶体管栅极电压;采用动态预置放大加锁存比较结构,有效降低了比较器模块的功耗;采用分段电容结构,有效减少了数模转换模块的电容数目,节约了芯片版图面积。在Aether软件环境下,采用CSMC 0.18μm CMOS工艺完成了电路的仿真和版图设计,仿真结果表明:电源电压3.3V,输入采样频率为2.08 MHz时,信噪失真比为77.3 dB,有效位数为12.55 bit,电路总功耗为236.4μW,包含I/O焊盘的版图面积为757μm×768μm。     

微功耗磁传感器应用中要考虑的技术问题

<正> 笔者曾在本刊1996年第12期上发表的“新型微功耗磁传感探测器”一文中,介绍了该探测器的基本原理、电路构成和应用前景。本文作为上述文章的补充,较详细地阐述新型微功耗磁传感探测器所用的关键部件——新型微功耗磁传感器在不同应用场合要考虑和解决的实际技术问题。 现已能提供用户选用的新型微功耗磁传感器有φ43×19毫米和φ36×19毫米两种规格。传感器有一根三芯电缆相连,其中一根芯线和屏蔽线作为电源输入线,其余两根芯线为传感器的信号输出线。传感器由6伏稳压电源供电,红色芯线接电源正极,屏蔽层编织线接电源负极。两根信号输出端线可组成平衡方式输出,也可以接成非平衡方式输出。传感器只要接上电源,就能正常工作,用电压表或电平记录仪作为终端显示装置就能得到代表传感器所在地点存在的磁场     

无线供能图像胶囊内窥镜的设计与实验分析

针对目前胶囊内窥镜受到能量限制的问题,设计了一种基于无线供能的微型化、低功耗的图像胶囊内窥镜。对无线供能电路,图像传感器电路,无线发射电路进行设计研究,搭建了无线能量传输系统平台,制作了无线供能图像胶囊内窥镜样机,并通过实验验证了无线能量传输系统发射线圈设计的合理性。通过与医院合作的猪大肠内部图像采集实验,验证了研制的图像胶囊系统样机的可行性。完整的图像胶囊内窥镜的尺寸仅为Φ10mm ×20mm ,图像传感器电路和无线发射电路的整体功耗最低约为65mW 。     

ULSI后端设计低功耗技术研究

提出一种新的ULSI后端设计低功耗流程,重点分析了版图压焊点位置摆放、宏单元位置规划、电源网络布局及物理综合功率优化设计等四项关键技术。采用SMIC 0.18 μm 1P6M 自对准硅化物CMOS工艺,设计了一种新型雷达SoC芯片,电路版图尺寸为7.825 mm×7.820 mm,规模为200万门,工作频率为100 MHz。实验结果表明,采用低功耗物理设计技术后,芯片功耗降低12.77 %,满足350 mW功耗的设计要求。该电路已通过用户的应用验证,满足系统小型化和低功耗需求。     

悬臂梁式压电发电机自主控制快速充电电路设计

针对悬臂梁式压电发电机为储能电路充电速度慢的问题,提出了一种自主控制快速充电思想。通过分析悬臂梁式压电发电机以超级电容器为负载时的输出特性,采用MATLAB/Simulink仿真得出超级电容器充电最快的时段,设计出以微功耗单片机ATmega168为控制核心的自主控制快速充电电路。实验证明,该电路充电储能比传统的快3倍以上,实现了微型发电机应用中快速充电和自主控制功能,满足了连续振动中微功耗电子器件、传感器及间歇式大功耗电路的要求。     

基于单片机的应答机值更电路设计

水声应答机采用电池供电,长时间工作在水下,需要在可靠应答测距基础上降低功耗。应答机采用值更-检测工作模式并合理分工,以MSP430单片机为基础设计值更电路。值更电路关闭一切不必要的电路,仅检测水上系统的控制指令,并给出回复。经实验验证在8 Ah供电条件下,应答机在满足应答功耗之外待机时间超过30天。值更电路性能稳定,功耗低,满足设计要求。     

基于MSP430F1611的自容式叶绿素仪的采集控制电路的低功耗设计

电池供电的自容式叶绿素仪需要在水下长期工作,系统平均功耗必须低,其主要功耗来自于采集控制电路,为满足自容式叶绿素仪的采集控制电路的功耗和处理能力要求,提出基于MSP430F1611的低功耗系统软硬件方案,并针对功耗和处理能力的矛盾,研究了MSP430F1611的主频与功耗之间的关系,通过实测和理论计算,提供了在特定任务条件下的采集控制电路的功耗优化方法.     

低功耗CMOS低噪声放大器的分析与设计

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种低功耗约束下的CMOS低噪声放大器。与传统的共源共栅结构相比,该电路在共源晶体管的栅源间并联一个电容,以优化噪声;并引入一个电感,与级间寄生电容谐振,以提高增益;通过减小晶体管的尺寸,实现了低功耗。模拟结果表明,在2.45 GHz工作频率下,增益大于14 dB,噪声系数小于1 dB,直流功耗小于2 mW。     

采用三相电源的互补传输管绝热逻辑电路

提出了一种由三相电源驱动的新绝热逻辑电路--complementary pass-transistor adiabatic logic(CPAL).电路由CPL电路完成相应的逻辑运算,由互补传输门对输出负载进行绝热驱动,电路的整体功耗较小.指出选取合适的输出驱动管的器件尺寸可进一步减小CPAL电路的总能耗.设计了仅由一个电感和简单控制电路组成的三相功率时钟产生电路.为了验证提出的CPAL电路和时钟产生电路,设计了8bit全加器进行模拟试验.采用MOSIS的0.25μm CMOS工艺,在50～200MHz频率范围内,CPAL全加器的功耗仅为PFAL电路和2N-2N2P电路的50%和35%.     

一种低功耗高噪声源真随机数设计

通过对一种低功耗高噪声源真随机数发生器(TRNG)的研究，设计了一种新型的低频时钟电路，可以把电阻热噪声放大100倍以上，从而减少低频时钟电路的带宽和电阻值，使电路的面积和功耗减少，并且使低频时钟的jitter到达58.2 ns。电路采用SMIC 40 nm CMOS工艺设计，完成了流片和测试，真随机数产生器输出速度范围为1.38～3.33 Mbit/s，电路整体功耗为0.11 mW，面积为0.00789 mm2。随机数输出满足AIS31真随机数熵源测试要求，并且通过了国密2安全测试。     

微型水声传感网水下传感器节点设计

针对在海洋环境监测系统中水声传感网高传输速率、高可靠性、长时间工作的要求,文中设计了一种低功耗的微型水下传感器节点。设计采用较高的能量转换率和接收灵敏度的换能器T235,并且在发送单元使用变压器进行阻抗匹配以使信号功率最大化传输。接收单元采用8阶巴特沃斯带通滤波器,可以更好地滤除噪声。软件上,移植并且优化了MAC协议,减少撞包和重发的概率。测试结果显示,在小规模范围内,传输速率在19 200 bit·s ^-1时,系统的总功耗低于20 W,能达到90%以上的通信传输成功率。     

A control circuit for a microsensor hybrid power supply

This paper presents a simple low-power control circuit intended to manage the power within a remote autonomous microsystem hybrid power supply. A hybrid power supply has only recently been discussed in the literature as a microsystem power source solution. The power management circuitry, which is a key component within a hybrid power supply, has not been adequately explored. Although a variety of components could have been implemented, the control circuit in this paper was designed for a hybrid power supply that utilizes a Ni/Zn microbattery and silicon solar cell. The circuit also employs a shunt architecture powered only by the solar cell to minimize the overall energy consumption of the hybrid power supply. The control circuit consumes a maximum of 7 /spl mu/A and appropriately manages power even when the hybrid power supply is connected to a microsystem and is experiencing environmental variations. Details of the control circuit are discussed and simulations combined with experimental results demonstrate its performance.     

An analog VLSI low-power envelope periodicity detector

The low-power, low-cost detection of voices or engine rumble is a desirable function in many different applications. Typical approaches involving frequency-domain computation are quite computationally intensive and require a significant power budget. In an effort to construct a very low-power detector capable of acting as a wake-up signal for other systems, we have designed a low-power (less than 1.8-/spl mu/W) subthreshold analog very large-scale integration circuit that detects periodicity in the time-domain envelope of the acoustic signal. The circuit was fabricated in a commercially available 2-poly 1.5-/spl mu/m CMOS process and occupies an area of about 0.242 mm/sup 2/.     

A low-power high-gain transresistance BiCMOS pulse amplifier forcapacitive detector readout

A low-power, high-gain amplifier for detector readout is discussed. The amplifier is balanced, fully differential in circuit topology, and symmetrical in layout, making it radiation tolerant and relatively insensitive to varying magnetic fields in the large detector. Before irradiation, the circuit has a measured differential gain of 110 mV/4 fC, an average 10/90% rise time t_10/90% of 19 ns, a noise figure of 433⊕93·(C_t)^1.08 electrons, e^-, and a power consumption of 750 μW. To keep the core amplifier stable, a low-power super-low gain-bandwidth (SL-GBW) amplifier with a small area is used and also discussed. The SL-GBW amplified has a transition frequency f_T of 38 kHz (including the gain stage, A), a power consumption of 150 nW, a phase margin (PM) of ≈70°, an area of 300×36 μm², and a minimum current per transistor of 7 nA, which is far above the leakage current after irradiation. The complete circuit was implemented in the radiation hard SOI-SIMOX BiCMOS-PJFET technology of DMILL