超低功耗智能监护报警器研究与设计

该文针对现有国内婴幼儿智能护理产品的优缺点,深入分析了如何防止睡觉受凉和尿床等问题,并对国外婴幼儿护理产品和婴幼儿护理理论进行了深入研究,设计了一种新型的智能化监护报警器。该报警器以低成本的松翰单片机为核心,采用纽扣电池供电,实现了超低功耗设计。实验表明,该装置集尿湿报警、走失报警、踢被报警、发烧报警和人工呼救多功能于一体,在具有使用安全、性能可靠、低功耗、报警及时、准确等优点的同时,还具有极好的性价比。     

基于门控时钟的低功耗时序电路设计新方法

为了实现更优化的时序电路低功耗设计,提出一种新的基于门控时钟技术的低功耗时序电路设计方法,设计步骤为:由状态转换表或状态转换图作出各触发器的行为转换表及行为卡诺图;根据实际情况对电路中的冗余时钟进行封锁,综合考虑门控时钟方案在系统功耗上的收益和代价,当门控代价过高时,对冗余的时钟实行部分封锁,得到各触发器的冗余抑制信号;将前一步骤中的保持项改为无关项,作出各触发器的次态卡诺图,得到激励函数;由冗余抑制信号和激励函数画出电路图,并检验电路能否自启动.以8421二-十进制代码同步十进制加法计数器和三位扭环形计数器作为设计实例,经Hspice模拟与能耗分析证明,采用该方法设计的电路具有正确的逻辑功能,并能有效降低电路功耗,与已有方法设计的电路相比,能够节省更多的功耗或者提升电路性能.     

基于压电能量收集技术的无线传感器节点设计

针对传统无线传感器模块在复杂环境中电池适应性差、维护困难的弊端,设计了基于压电能量收集自供电技术,并具有超低功耗特性的无线传感器网络节点模块;方案采用PZT陶瓷实现压电换能,围绕LTC3588-1进行电源管理,提出了以CC430作为控制核心的应用端低能耗工作模式算法,实现完整的系统构建;实验表明,压电能量收集器可以支持具备低功耗特性的无线传感器模块正常工作。     

动态应变数据采集存储系统的设计

针对传统应变存储测试系统体积大、功耗大、灵敏度低、易受干扰等不足,采用现代存储测试技术,利用MSP430单片机的处理能力强、超低功耗、片内资源丰富等特点,结合模拟适配电路和其他外围存储模块,设计了一套应用于动态应变数据的采集存储系统,并进行了应变式传感器静态特性实验。实验表明该存储测试系统能快速精确的完成应变数据的采集、存储、显示工作,并能克服传统应变的存储测试系统的不足,具有较高的使用价值。     

一种面向无源RFID电子标签的电流灵敏放大器设计

提出了一种适用于无源射频识别RFID电子标签中多次可编程MTP非易失性存储器NVM的新型电流灵敏放大器结构。该电路在不增加面积的情况下具有低功耗、高速度、高可靠性和高灵敏度的优越性能。基于GSMC 0.13μm CMOS工艺下的仿真结果表明,新型灵敏放大器在-40℃~80℃的环境下具有很高的读取速度,且能够工作在低电压（0.8 V）下。在1.2 V工作电压、27℃室温下电路的读出延时是10.5 ns,平均功耗为6.1 μW@25MHz,分辨率可达到33 nA。     

Ultra-low power dissipation of improved complementary pass-transistor adiabatic logic circuits based on FinFETs

With the technology scaling down, low power dissipation has become one of the research focuses in the field of integrated circuit design. Various types of adiabatic logics have been invented for low-power applications. However, the expanding leakage current degrades the performance of conventional adiabatic logics. In this article, a novel improved complementary pass-transistor adiabatic logic （ICPAL） based on fin-type field- effect transistor （FinFET） devices with ultra-low power dissipation has been presented. The proposed ICPAL takes full advantage of different FinFET operating modes, that is, shorted-gate mode, independent-gate mode, and low-power mode, to make a tremendous reduction in power dissipation. For explication and verification, the power dissipation of different ICPAL standard cells has been investigated and compared with other types of adiabatic circuits based on FinFETs. The results show that the ICPAL circuits have ultra-low power dissipation in a wide range of clock frequencies（30-800 MHz） under the condition of similar number of transistors, and the average reduction in power dissipation is about 23.1%, 75.0%, and 50.0% relative to 2N-2N2P, improved pass- transistor adiabatic logic, and complimentary pass-transistor adiabatic logic, respectively. Furthermore, ICPAL supports a better pre-evaluation of system power dissipation in VLSI design and has an intrinsic characteristic for the resistance to some types of side channel attacks.     

IETCAM:基于信息熵的低功耗TCAM分类器

目前,三态内容寻址器被广泛应用于数据平面的高速转发,但现有的索引式TCAM在降低功耗和运行时间等方面仍存在问题.针对这些不足,提出了一种基于信息熵的低功耗索引式TCAM分类器,利用了信息熵技术,有效地解决了规则集在TCAM子块中分布不均、功耗较大的问题.实验表明,在2k大小的规则集下,该算法相较于经典的SmartPC算法平均可以提高63％的功耗降低率,运算时间更新速度缩小了97％,存储开销仅增加了10％.     

一种低功耗无线传感器网络节点设计

无线传感网络节点功耗直接决定了无线网络的生存周期,为了降低节点能耗,在对多种微处理器芯片和射频芯片性能分析比较的基础上,选择了MSP430F2618处理器芯片和射频芯片CC2520射频芯片,采用微处理器与无线模块独立架构,设计了一种性能灵活无线网络节点;提出了微处理器、射频芯片在工作模式与多种低功耗模式之间切换,以及微处理器时钟的控制等节能策略,在此基础上设计了网络路由节点和端节点软件系统;实验证明:在发射功率为0 dBm,数据传输速率为1 MHz时,设计的节点运行电流和休眠电流(26.1 mA,1.57μA)与传统的Imote节点(35.1 mA,3.6μA)、Mica2节点(56.2 mA,21μA)相比,明显低于传统节点;当节点电池容量为2*700 mAh,工作周期为10分钟时,其生存周期为7.2个月;设计的节点的寿命达到预期目标。     

基于窄带物联网的城市环境监测系统设计

随着中国经济的发展,城市环境污染问题越发严重。为了提高环境监测性能,文中构建了一种基于窄带物联网技术(NB-IoT)的低功耗环境监测系统。设计以STM32F103RBT6控制器为核心,利用传感器技术对环境温湿度、PM_2.5、CO等环境数据进行监测,并通过NB-IoT模块将传感器检测的数据输出到云平台,利用云平台对环境数据进行监测和分析。经实验验证,环境监测系统运行稳定,能够实时准确地检测和上传相关环境数据,为相关部门对环境的监测和管理提供便利和保障。     

一种高压摆率低电压CMOS AB类放大器的设计

为了增加单位增益频率与压摆率,并能够工作在低电源电压下,同时降低偏置电流,提出了一种改进的基于0.18μm CMOS工艺的AB类放大器,其采用多级放大器结构,第一级为具有电流镜负载的NMOS差分对,第二反相级由共源放大器实现,第三极为AB类放大器,其能够在±500 m V电源下工作.电路仿真结果显示该放大器相位裕度为87°;总补偿电容为5 p F,与传统放大器相比减少了50%;单位增益频率为21.17 MHz,比传统放大器增大约10倍;压摆率为7.5和8.57 V/μs,与传统电路相比,分别增加了2.8倍和2.6倍.此外,与其他文献相比,该放大器具有较大的单位增益带宽和压摆率以及较小的功耗.