红外与激光工程
2024, 53(1): 20230364
1 华中科技大学光学与电子信息学院，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学网络空间安全学院，湖北 武汉 430074
3 北京遥测技术研究所，北京 100094
4 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430074
针对低轨卫星激光通信实时化、低功耗的应用场景，为了解决独立时钟源及传输信道复杂等问题，对时钟恢复算法和前向纠错码进行了改进与优化，实现了资源占用低、时延低且功耗为0.129 W和1.199 W的实时化全数字时钟恢复算法和低密度奇偶校验（LDPC）编译码。搭建了桌面演示系统，成功演示了二进制相移键控（BPSK）调制/相干探测、通信速率为1.024 Gbit/s的实时空间光传输，其中时钟误差约为1.50×10-4。
低轨卫星 相干光通信 实时 低功耗 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0106003
设计了一种低功耗、宽电源电压范围的电机驱动器。通过采用高效率泵电路, 设计新型的电荷泵供电方式, 使得电机驱动电路能够实现宽电源电压范围和低功耗。该驱动器保证功率管在低压下仍具有较低的导通电阻和较大的输出驱动电流, 而在高压情况下功率管栅源不会被击穿。设计电荷泵时钟控制电路, 使得驱动器具有更低的功耗。基于SMIC 180 nm BCD工艺完成设计。仿真结果表明, 该电机驱动器的电机电源输入范围为0~15 V, 逻辑电源范围为1.8~5.5 V, 且静态功耗为284.5 μA。
低功耗 宽电源电压范围 泵电路 电机驱动 low power consumption wide supply voltage range pump circuit motor-driven
合肥工业大学 微电子设计研究所 教育部IC设计网上合作研发中心, 合肥 230601
在无人机3D地形测绘中, 作为核心模块的时间数字转换器(TDC)需要具有远距离测量能力和高测量分辨率。基于对测距系统的长续航、公里级测距能力和厘米级测量精度的综合考量, 文章设计了一种用于TDC的低功耗多相位时钟生成电路。采用了伪差分环形压控振荡器, 通过优化交叉耦合结构, 在保证低功耗的前提下, 提升了信号边缘的斜率, 增强了时钟的抖动性能和对电源噪声的抑制能力。在电荷泵设计中, 通过对环路带宽的考量选取了极低的偏置电流, 在进一步降低功耗的同时缩小了环路滤波器的面积。基于SMIC 180 nm CMOS工艺完成了对多相时钟生成电路的设计。仿真结果表明, 在400 MHz的输出频率下, 环路带宽稳定在1 MHz。该电路在不同工艺角下均能达到较快的锁定速度, 相位噪声为-88 dBc@1 MHz, 功耗为1 mW, 均方根抖动为27 ps, 满足厘米级测距的精度需求。
时间数字转换器 多相时钟 低功耗 压控振荡器 电荷泵 TDC multi-phase clock low power consumption voltage controlled oscillator charge pump
1 西京学院 电子信息学院，材料与能源科学技术研究院，陕西 西安 710123
2 西北工业大学 光电与智能研究院，陕西 西安 710072
3 京东方科技集团股份有限公司，北京 100176
TFT的低功耗特性能够减少电子设备的能量消耗，从而达到节省能源、延长电池寿命、降低使用设备温度、提高显示质量的目的。因此，低功耗TFT在电子设备的设计和制造中具有十分重要的作用。TFT基板的结构有很多种类，通常可分为一般型、高温多晶硅型、低温多晶硅型、金属氧化物半导体型和柔性材料基板型。本文对现有的TFT基板显示器件的低功耗研究进行总结分析，主要包括两大方面：对TFT基板本身驱动进行优化；对TFT基板外设驱动进行优化。本文对两大方面的低功耗研究进行了综述，并对近年来国内外TFT低功耗方法研究进行详细介绍。根据所介绍的方法的特点与其尚未攻克的困境，对TFT基板显示设备低功耗驱动的未来发展进行了展望。
TFT 显示 低功耗 驱动 TFT display low power consumption drive
华中师范大学 物理科学与技术学院PLAC硅像素实验室, 武汉 430079
基于TSMC 180nm工艺设计并流片测试了一款用于高能物理实验的电子读出系统的低噪声、低功耗锁相环芯片。该芯片主要由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器等子模块组成, 在锁相环电荷泵模块中, 使用共源共栅电流镜结构精准镜像电流以减小电流失配和用运放钳位电压进一步减小相位噪声。测试结果表明, 该锁相环芯片在1.8V电源电压、输入50MHz参考时钟条件下, 可稳定输出200MHz的差分时钟信号, 时钟均方根抖动为2.26ps(0.45mUI), 相位噪声在1MHz频偏处为-105.83dBc/Hz。芯片整体功耗实测为23.4mW, 锁相环核心功耗为2.02mW。
探测器 锁相环 相位噪声 低噪声低功耗 均方根抖动 detector phase-locked loop phase noise low noise and low power consumption root mean square jitter
Author Affiliations
Abstract
1 School of Instrumentation and Opto-Electronics Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
2 CASTECH Inc., Fuzhou 350003, China
3 National Engineering Laboratory of Special Display Technology, National Key Laboratory of Advanced Display Technology, Academy of Photoelectric Technology, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
In an acousto-optic modulator, the electrode shape plays an important role in performance, since it affects the distribution of the acoustic field. The acousto-optic modulator based on the conventional rectangular electrode has the problems of low energy efficiency and small modulation bandwidth due to an imperfect acoustic field. In this paper, a new serrated periodic electrode has been proposed for using acousto-optic modulator transducers. The proposed electrode has the following advantages. By using serrated periodic electrodes to suppress the sidelobes, the collimation of the acoustic field in the direction perpendicular to the light incidence is improved. This makes the acousto-optic modulator have a stable diffraction efficiency fluctuation and high energy efficiency. In addition, the electrode has a large divergence angle in the direction of light incidence, so a large bandwidth can be obtained. The simulations and experiments demonstrate that the serrated periodic electrode has an increased bandwidth and high energy efficiency.
acousto-optic modulator serrated periodic electrode large bandwidth low power consumption Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031403
湖南师范大学 物理与电子科学学院, 长沙 410081
当前忆阻器等效电路中的传统运算放大器存在功耗高、噪声大等问题。针对这些问题,基于简化差分对设计了两种极简化的运算放大器。通过电路仿真对两种简化运算放大器与传统运算放大器进行功耗与噪声仿真分析。结果表明,与三种传统运算放大器相比,该简化运算放大器的功耗最低,抗噪声性能最优。运算放大器的总功耗为15 mW,等效输出噪声电压为11.55 nV·Hz-1/2,噪声系数为35.873 dB。基于两种简化运算放大器,设计了一种二阶荷控忆阻器等效电路。通过理论分析、电路仿真和硬件电路板基实验,对该等效电路的忆阻特性进行了分析与验证。
低功耗 低噪声 简化运算放大器 忆阻器 low power consumption low noise simplified op amp memristor
1 桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 国电南瑞科技股份有限公司, 南京 211106
根据微弱能量收集系统的应用需要,设计了一种宽电压范围的折叠式低电压、低功耗迟滞比较器。在比较器输入级、输出级分别利用偏置电路和内部节点对尾电流管进行偏置,实现了根据现场工作电压的变化自动调节尾电流,达到降低功耗、加快输出响应速度的目的。基于0.18 μm CMOS工艺进行设计。仿真结果表明,该比较器在0.8~1.2 V电源电压范围内正常工作,迟滞电压在15~70 mV范围内可调,最低功耗为0.15 μW。
迟滞比较器 宽供电范围 低供电电压 低功耗 hysteresis comparator wide power supply range low power supply voltage low power consumption
江南大学 电子工程系 物联网技术应用教育部工程研究中心, 江苏 无锡 214122
提出了一种具有动态参考功能的高灵敏度、超低功耗PWM比较电路。该电路采用动态参考和多路径正反馈动态比较器, 使连续的输入信号比较后生成一串离散数字信号, 逻辑处理后转成占空比变化的脉冲。基于65 nm CMOS工艺, 在1.2 V电源电压、200 MHz时钟频率下, 对该电路进行了验证。结果表明, 该电路的整体延迟时间有所增加, 平均电流为5.958 μA, 分辨率为800 μV。功耗仅8.1 μW, 为传统静态PWM比较器的5.2%。
动态参考 动态比较器 超低功耗 低延时 PWM PWM dynamic reference dynamic comparator ultra-low power consumption low latency
