基于ASIC的并行流水线级联半带滤波器设计

针对高速ADC数字下变频中的实时滤波需求,设计了一种基于ASIC的并行流水线级联半带滤波器。首先根据ADC输出数据速率远高于DSP处理能力的工程问题设计了可以实现16、8、4、2倍抽取的四级级联结构,然后在传统串行滤波器基础上进行了4路并行流水线结构理论推导,该方法降低了运算速度,能够实现高速数据实时处理。在此基础上采用Verilog HDL实现了RTL级描述并采用65 nm CMOS工艺成功流片,仿真和测试结果显示,设计的滤波器能够在保证计算精度的同时实现1 GHz高速采样数据的实时滤波及16、8、4、2倍抽取。     

基于指令并行的软件流水线研究

文章在分析数字信号处理器指令并行操作的基础上，研究了软件流水线，探讨了软件流水线的产生条件并分析了其性能，并结合TD-SCDMA移动通信用户设备(UE)研究项目，分析了软件流水线的设计与应用。     

一种基于FPGA的并行流水线FIR滤波器结构

提出了一种在FPGA器件上实现的流水线并行FIR滤波器结构。首先比较了FIR滤波器三种硬件实现所用的资源,然后在理论上推出该流水线并行结构滤波器的实现方法及其可行性,给出了硬件实现模块。实验结果表明,这种改进滤波器结构实现的算法可以灵活地处理综合的面积和速度的约束关系,使设计达到最优。     

异步流水线架构Mousetrap的教学实践

本文以数据包异步流水线架构Mousetrap的设计为例,介绍了利用LT Spice进行异步电路设计的思路及方法。设计采用0.18μm CMOS工艺,利用Mousetrap流水线单元设计1比特-四级异步1×4 FIFO电路。将其分解为两个核心模块:锁存器模块和Mousetrap流水线控制模块。这表明利用LT Spice实现数据包异步流水线架构Mousetrap的方法和步骤,通过软件进行功能仿真,验证设计的正确性。     

基于过零检测的流水线型ADC的设计

该文对比传统基于运放结构的MDAC,介绍了基于过零检测电路ZCBC(zero-crossingbased circuit)的MDAC结构。该结构可以实现轨到轨的信号范围,更加适用于深亚微米下流水线型ADC的设计。并采用0.18μm CMOS工艺,设计了一款10bit 10MSPS 1.5bit/级的流水线型ADC。仿真结果表明:在采样频率为10MHz,输入信号频率为1MHz时,SFDR为66.39dB,ENOB为8.57bits,THD为-62.30dB,DNL为1.36LSB,INL为2.24LSB。     

实时星图预处理的并行流水线算法

为提高星敏感器的星图预处理速度,减少嵌入式资源消耗,提出了一种并行流水线算法.剔除了星像点本身对背景噪声标准差(噪声水平)和均值两个特征值估计的影响,建立了是否开展滤噪的准则,确定了星图噪声的提取阈值,保证了质心定位精度.将星图缓存量降低至两行数据,用100个移位寄存器记录连通域标号,解决了嵌入式资源浪费和连通域溢出问题.仿真结果表明,50 M速率输入的496×496星图流水处理完成后延迟10 μs便可实时输出需要的亮星数据,使用的存储器和寄存器资源不到80 kB.加入背景电平和高斯噪声后,在信噪比大于1的条件下质心精度优于1/23像素量级,验证了并行流水线的实时星图预处理算法的有效性,有助于提高星敏感器数据输出率及抗动态性能.     

基于优化时间重叠技术的并行流水线A/D转换器

提出了一种基于优化时间重叠技术的10位300 MHz采样率4路并行流水线A/D转换器的设计方法,该方法降低了对运算放大器的要求。通过理论计算和实例设计,证明了此低功耗设计方法的显著效果。设计了一个用于前端的运算放大器,在CSM 0.35μm CMOS工艺、3.3 V电源电压下,该运放的增益为106 dB,单位增益带宽为402 MHz,建立时间为8.8 ns。采用优化时间重叠技术后,可满足4路并行300 MHz采样率的要求,功耗仅为8.57 mW,可大大降低整个并行流水线A/D转换器的功耗。     

高速高精度流水线模数转换器的设计

本文给出了两版基于0.18mmCMOS工艺的12位100MS/s流水线ADC。测试、分析了两版芯片,经过改进版图得到满意结果。     

用EMODL实现的高速低功耗流水线乘法器

实现快速、低功耗以及节省面积的乘法器对高性能微处理器 (例如 DSP和 RISC)而言是至关重要的。文中详尽论述了新型的增强型多输出多米诺逻辑 ( EMODL)及其 n-MOS赋值树的尺寸优化方法 ,并用它实现了高速低功耗 2 0× 2 0 bit流水线乘法器。最后 ,通过 HSPICE仿真 ,确认了该乘法器结构的优越性 :流水线等待时间小 ( 2倍于系统时钟 )、运算速度高 ( 10 0 MOPS)以及低功耗 ( 2 3 .94m W)     

采用异步电路的低功耗微控制器的VLSI设计与实现

介绍了一个采用异步电路设计的低功耗微控制器的电路结构及其VLSI的实现.该设计利用异步电路具有的低功耗特性,用异步逻辑设计并实现了一个8位低功耗微控制器.该微控制器与用传统同步方法设计PIC16C61的指令集兼容,功能相仿,在CHARTERED 0.6um的工艺条件下,平均功耗只有PIC16C61的16%.     

基于FPGA的异步流水乘法器设计的教学方案

本文以异步流水乘法器的设计为例,介绍了利用FPGA进行异步电路设计的思路及方法。本设计采用两段握手协议实现异步流水乘法器,将其分解为三个核心模块:信号分支模块、异步移位模块和异步加法器模块。本文具体说明了利用硬件描述语言实现异步乘法器的方法和步骤,通过Modelsim软件进行功能仿真,并下载到Genesys板卡上进行系统测试。该教学方案有助于学生理解并掌握异步电路设计方法。     

Design for Test of Asynchronous NULL Convention Logic (NCL) Circuits

Due to the absence of a global clock and the presence of more state holding elements that synchronize the control and data paths, conventional Automatic Test Pattern Generation (ATPG) algorithms fail when applied to asynchronous circuits, leading to poor fault coverage. This paper presents a design for test (DFT) technique for a popular asynchronous design paradigm called NULL Convention Logic (NCL) aimed at making NCL designs testable using existing DFT tools with reasonable gate overhead. The proposed technique performs test points (TPs) insertion using Sandia Controllability and Observability Program (SCOAP) analysis to enhance the controllability of feedback nets and observability for fault sites that are flagged unobservable. An Automatic DFT Insertion Flow (ADIF) algorithm and a custom ATPG NCL primitive gates library are developed. The developed DFT technique has been verified on several NCL benchmark circuits

一个异步低功耗微控制器的结构设计与VLSI实现

介绍了一个低功耗微控制器的结构设计与VLSI电路实现。适当地选择并设计了微控制器的体系结构和流水线,同时采用了异步逻辑的电路实现方法。该微控制器与PIC16C61的指令集兼容,功能相仿。在Chartered0.6μm 的工艺条件下,平均功耗只有PIC16C61的16％。与其它各种类型的现有微控制器相比,功耗的下降更为明显。     

LCD控制器中异步电路的设计

异步电路的设计能够解决功耗、系统速度、时钟偏移等问题,成为当前VLSI研究的热点.文章提出了4级灰度LCD控制器异步电路的设计方案,通过异步控制以消除无效操作从而降低功耗,经验证平均功耗仅为同步电路的23.7%：异步电路还实现了部分显示和滚屏等功能,加快了系统响应速度.     

异步电路的设计方法及其应用

由于异步电路不仅具有高性能、低功耗、模块性等优势,而且有望解决微系统芯片中存在的模块互联难题,并被越来越多地应用于芯片的设计中,因而近年来引起了人们的高度重视.文章对研究较多的Huffman电路、延时无关电路、速度无关电路以及定时电路等的设计风格及其工具进行了对比分析,并提出了异步电路的发展趋势及其应用领域.     

基于时钟设计的异步时序逻辑电路设计法

基于时钟设计的异步时序逻辑电路设计法,根据电路状态转换规律,立足电路中各位触发器时钟设计,使电路完成所要求的逻辑功能,从而避免了求解电路状态方程,驱动方程。     

一种高并行度的H.264帧内预测器的VLSI设计

分析了帧内预测的17种模式,对于每个4×4大小块的16个像素点的不同模式的预测公式之间的相同运算,采用数字强度缩减的方法去除计算的冗余,提出了一种高并行度的帧内预测器,可以每个时钟周期处理16个像素点的预测值。基于SMIC0.18μm工艺,用verilog对该设计进行了VLSI实现,综合后的电路的关键路径最大时延为10ns,电路规模不超过1.4万门,数据吞吐率可以达到1600Msamples/s。从实现结果来看,与采用可重构方法的设计相比,该设计在相同的并行度下减小了电路面积,简化了控制逻辑。     

基于绝热逻辑的低功耗乘法器电路设计

基于绝热开关理论的能量回收逻辑与传统的静态CMOS逻辑相比,能够大大减少电路的功率消耗。这里介绍了一种使用单相正弦电源时钟的能量回收逻辑,分别用静态CMOS逻辑和这种能量回收逻辑设计,并仿真了一个两位乘法器电路,比较了这两种电路的性能。研究表明,采用能量回收逻辑设计的乘法器显著降低了电路的功率消耗。     

基于并联开关的低电压低功耗电流型CMOS电路设计

该文提出了一种电流型CMOS电路的并联开关结构,使得电流型CMOS电路能在较低的电源电压下工作,因而可以实现电路的低功耗设计,同时在相同的电源电压下,采用并联开关结构的电路比相应的串联开关电路具有更快的速度,PSPICE模拟证明了采用并联开关结构设计的电路能在较低的电源电压下工作,并具有较小的电路延时。     

基于两层流水线结构的FIR滤波器设计

本文提出了一种基于两层流水线体系结构的FIR滤波器的实现方案(2HPFIR).采用比输入采样频率快几倍的内部时钟频率,实现了乘加器件的高度复用,进而缩减了芯片面积.根据滤波器的抽头数目N和内部时钟快于采样频率的倍数M,在二层流水线结构的抽头链中,加入N/M-1个抽头把运算分成N/M个组.在流水线结构的组内形成M个阶段,组间形成N/M个阶段.随着抽头数量的增长,此结构很容易扩展,且不会增加关键路径的延时.此方法可以灵活应用到其它类似的专用滤波器设计中.