摘要：针对嵌入式领域低开销、高性能的应用需求,设计一种基于RISC-V开源指令集架构的32 bit微处理器。采用顺序发射、顺序执行、乱序写回的五级流水线结构,实现了整型和乘除法指令集模块组合。为了应对流水线冲突,处理器采用动态分支预测技术,设计数据相关性控制和乱序写回机制。使用Verilog进行设计并采用先进高性能总线(AHB)和高级外围总线(APB)为互联总线协议构建片上系统(SoC)。在仿真环境下通过编写RV32IM汇编指令测试程序,完成对处理器逻辑功能的验证。在Vivado综合工具下添加时序约束和物理约束条件后,对处理器代码进行逻辑综合并分析处理器硬件资源利用情况,最后将综合生成的码流文件下载到Xilinx Artix-7(XC7A200T-2FBG484I)现场可编程门阵列(FPGA)开发板中并以50 MHz的主频运行CoreMark程序,CoreMark跑分达到3.25 CoreMark/MHz。实验结果表明,处理器性能跑分与ARM Cortex-M3系列处理器基本持平,在各项技术对比指标相同的前提下,所设计的处理器跑分均优于RISC-V处理器对比项。所设计的处理器逻辑功能正确,使用较低的硬件开销,取得相对较高的性能指标,适用于成本受限的高性能嵌入式应用领域。

摘要：针对在负压干扰条件下,控制器局域网(Control Area Network,CAN)总线接收器存在工作异常以及传输延时较大的问题,设计了一种超宽共模输入范围的可变速率的CAN(CAN with Flexible Data rate,CAN FD)接收器。该设计通过电平移位与共射级相结合的方式,以减少总线信号对输入级静态工作点影响,拓展接收器的负压输入范围;采用电阻分压的方式衰减总线信号电平,以减轻输入级差分对管的耐压负担;引入低温漂电压,以产生高精度的翻转阈值;在输出级模块增添限幅晶体管,以限制接收器输出摆幅,提升传输速度。芯片采用0.18μm 60 V双极、互补、双扩散金属氧化物半导体工艺进行电路设计。仿真结果表明,在5 V电源电压条件下,设计接收器的共模输入范围为-60~60 V,阈值电压为0.71 V,迟滞门限为120 mV,温漂为0.057 mV/℃,平均传输延时小于55 ns。与相关设计相比,设计的接收器具有较宽的共模输入范围,传输延时较小,符合CAN协议规范。

摘要：当应用于恶劣的电子电路环境中时,汽车电子中电源管理类芯片可能发生瞬态高压和线路的动态变化。为了拓宽输入范围和改善瞬态响应性能,提出了一种宽输入瞬态增强低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator, LDO)设计。采用预稳压电路将输入高电压转化为低压电源,为电路内部模块供电来实现宽输入。主环路使用双调整管设计方式,通过添加快速响应通路的方式加快环路对输出电压变化的响应速度,结合快速放电电路以实现快速瞬态响应。应用米勒调零补偿和零点补偿方法以保证不同带载条件下环路的稳定性。仿真结果表明,设计LDO电路输入电压的范围为3~40 V,预稳压电路可以将输入的高电压降压至2.8 V;LDO输出电压典型值为5 V,最大可带载150 mA;当负载电流发生150 mA的跳变时,输出的上冲电压和下冲电压分别为40.32 mV和55.77 mV。与已有的相关设计相比,所提设计实现了较宽的输入范围,同时具有较好的瞬态响应性能。

摘要：为了延长便携式、可穿戴医疗设备的待机时间,设计了一种具有超低静态电流的低压差(LDO)线性稳压器。采用误差放大器与基准电路相结合的结构,在降低静态电流的同时减小芯片面积;其次,利用负载检测模块,降低了空载及轻载时过温保护和过流保护等模块的静态电流。采用自适应偏置电流技术来动态调整稳压环路各支路的工作电流以及零点频率补偿方式,解决了静态功耗与瞬态响应和环路带宽间的矛盾。该LDO线性稳压器采用0.35μm CMOS工艺进行流片加工,测试结果表明,该LDO线性稳压器静态电流为700 nA,最大负载电流为150 mA,轻载与满载跳变时上过冲电压为63 mV,下过冲电压为55 mV。

摘要：为保证24 V供电的汽车电子系统在复杂环境下可靠通信,同时满足CAN FD总线协议高速率的要求,设计了一种宽共模输入范围的高速CAN总线接收器。采用三级放大结构实现,输入级预放大电路通过共模位移与共射极相结合的方法,扩大共模电压输入范围;增益级为输出限幅的折叠式差分放大结构,提升接收器的速度和增益;输出级利用反相器放大级,实现模拟信号到数字信号的高速转换。基于0.18μm 60 V BCD工艺完成设计与流片,测试结果表明,5 V电源电压下,接收器阈值电压的温漂系数在-40~150℃范围内为75×10^(-6)/℃,共模电压输入范围为±30 V,传输延迟小于58 ns。

摘要：为了有效提高限流保护电路在不同场合中的工作效率,设计了一种宽范围限流值的双门限限流保护电路应用于电源管理。通过采样管采样输出电流,保证了限流值的精度;引入限流值设置电路,通过调整外接电阻阻值,改变限流环路的参考电流,从而实现限流值的宽范围输出。在输出端短路情况下,所设计的电路通过开关控制电流采样比例,可将短路限流值降低为预设值的3/4。该电路采用0.18μm工艺实现,Cadence仿真表明,设计电路各项参数指标达到设计要求,有较大的实际应用价值。

摘要：为了满足便携式电子设备的需求,设计了一种低漏失高稳定的LDO。利用正反馈环路钳位电压,获得高精度采样电流。通过调整工作在深线性区的MOS管的等效电阻,产生跟踪负载电流的零点。设置负载电流监测电路,控制大负载电流下的跟踪零点,对输出极点进行补偿。结合阻抗衰减技术,实现LDO在全负载范围内的稳定;通过将第一级运放输出端极点推离原点,减小电源抑制比在中频的衰减。基于0.18μm CMOS工艺完成电路和版图的设计,电路最大负载电流为500 mA。仿真结果表明,在不同负载电流下,LDO环路最小相位裕度为52°,PSRR在1 kHz可达85 dB,线性调整率为0.01%/V,负载调整率为0.4 mV。

摘要：传统带隙基准结构的欠压锁定(UVLO)电路存在结构复杂、温漂特性差、功耗高等缺陷。为精准实现低温漂,提出了一种欠压锁定电路结构,该结构基于差分放大器的非对称性产生滞回电压,进而降低了阈值电压的温度敏感性,提高了阈值电压的精度。该欠压保护电路通过反馈控制法产生了上、下门限阈值电压,克服了单个阈值抗干扰能力差的缺点。电路基于0.18μm BCD工艺设计,仿真结果表明:当电源电压高于上门限阈值电压(V_(IH))2.2 V时,芯片系统正常工作;当电源电压低于下门限阈值电压2.01 V时,芯片系统被关断;在-55~+125℃温度范围内,该电路的滞回电压为0.19 V,V_(IH)温漂为0.01 V,滞回电压温漂为0.07 V,且该欠压锁定电路的功耗在3 V电源下为9.54μW。

摘要：提出了一种应用于锂电池保护芯片的高精度过流保护电路。电路采用键合丝实现电流采样,避免了额外导通电阻及功耗的引入;过流阈值设定通过参考电压电路实现,具有较强的灵活性;预放大电路采用完全对称的负反馈结构有效抑制自身失配带来的影响,同时能够将微小误差电压可靠检测并放大,以此减小比较器失配电压的干扰;比较器电路对参考电压及采样电压进行比较,从而实现过流状态判断及响应。电路设计基于0.18μm BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺实现。仿真结果表明,整体电路过流阈值精度为5.5%;负载电流在0.5~3 A范围内变化时,采样精度为99.97%。

摘要：使用一次可编程结构对关键参数进行修调是提升集成电路精度及成品率的一种常用方法。但是,传统的修调电路采用I^2C等通信协议来控制修调过程,需要占用较多的集成电路引脚资源。因此,提出了一种使用归零码码型设计的新型数字修调控制电路,仅需一个芯片引脚,即可实现修调数据的传输及对修调过程的控制。该电路已成功应用于一款过压保护芯片中,使用该修调电路对芯片的参数进行校正并测试。结果表明,其关键性能参数基准电压和过压阈值的标准差由修调前的14 mV和110 mV降低至8 mV和49 mV,并且芯片的成品率由80%提升至99%以上。