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一种基于存储器内建自测试的新型动态March算法设计

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电子与信息学报 2023年第9期45卷 3420-3429页

作者：蔡志匡余昊杰杨航王子轩郭宇锋南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023

存储器作为片上系统(SoC)中最大和最重要的模块之一,它的稳定性和可靠性关乎着整个芯片能否正常工作。为了提高存储器的测试效率,该文提出一种新型动态March算法——Dynamic-RAWC。相比经典的March RAW算法,Dynamic-RAWC算法有着更良好... 详细信息

存储器作为片上系统(SoC)中最大和最重要的模块之一,它的稳定性和可靠性关乎着整个芯片能否正常工作。为了提高存储器的测试效率,该文提出一种新型动态March算法——Dynamic-RAWC。相比经典的March RAW算法,Dynamic-RAWC算法有着更良好的故障检测效果:动态故障覆盖率提高了31.3%。这个可观的效果得益于所提算法以经典的March RAW算法为基础进行优化,融入了Hammer,March C+算法的测试元素和一些新的测试元素。不同于普通March型算法的固定元素,所提算法支持用户自定义算法的执行顺序以适应不同的故障检测需求,能够动态地控制算法元素,在时间复杂度和故障覆盖率之间进行调整从而达到良好的平衡。

关键词：存储器内建自测试 March算法动态故障故障覆盖率

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圆弧螺旋型压电能量收集器的有限元模型研究

仪器仪表学报 2023年第3期44卷 146-154页

作者：齐炫凯仇超群王子杰王德波南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023

为了分析圆弧螺旋型压电能量收集器的振动特性和输出特性,本文提出了一种有限元模型,可以在简化模型的同时改善结果的精度。对近似前后的圆弧型压电能量收集器进行了建模、仿真和测试,得到了圆弧螺旋型能量收集器的谐振频率、输出电压... 详细信息

为了分析圆弧螺旋型压电能量收集器的振动特性和输出特性,本文提出了一种有限元模型,可以在简化模型的同时改善结果的精度。对近似前后的圆弧型压电能量收集器进行了建模、仿真和测试,得到了圆弧螺旋型能量收集器的谐振频率、输出电压与输出功率。将圆弧型悬臂梁进行有限元分割成6~16个矩形结构悬臂梁,并对不同程度的有限元近似下圆弧螺旋能量收集器的谐振频率与输出性能进行分析,结果表明在有限元个数大于等于10时,谐振频率与输出性能相对误差较小。加工制备了2π圆弧螺旋型压电振动能量收集并进行了性能测试。测试结果表明螺旋能量收集器谐振频率为158 Hz,采取10边型有限元模型的理论谐振频率为153 Hz,相对误差为3.5%;最大输出功率的测试结果为53.5μW,最大输出功率的理论结果为55.2μW,相对误差为3.18%,理论结果与测试结果较为符合。

关键词：圆弧螺旋压电能量收集有限元模型谐振频率输出性能

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圆弧螺旋型压电振动能量收集系统的设计

仪器仪表学报 2022年第10期43卷 50-57页

作者：邓丽城唐姝婷王德波南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023

为了实现低频、多方向能量收集和高输出性能,提出了一种圆弧螺旋结构的压电能量收集系统。该圆弧螺旋压电能量收集系统不仅可以降低谐振频率,减少系统体积,而且圆弧型悬臂梁具有不对称性,因此可以进行多方向收集。理论分析不同弧度下能... 详细信息

为了实现低频、多方向能量收集和高输出性能,提出了一种圆弧螺旋结构的压电能量收集系统。该圆弧螺旋压电能量收集系统不仅可以降低谐振频率,减少系统体积,而且圆弧型悬臂梁具有不对称性,因此可以进行多方向收集。理论分析不同弧度下能量收集系统的应力分布、谐振频率以及输出性能。加工制备了2π、3π和4π圆弧螺旋压电振动能量收集系统并进行了性能测试对比。研究结果表明,4π圆弧螺旋压电能量收集系统具有更好的输出性能,谐振频率为47 Hz,输出电压达到23 V,输出功率达到353μW。该圆弧螺旋压电振动能量收集系统可应用于人体健康检测、环境控制系统、嵌入式系统、军事安全等应用领域。

关键词：圆弧螺旋压电能量收集谐振频率输出电压输出功率

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耦合式MEMS微波功率传感器的研究

仪器仪表学报 2022年第7期43卷 94-101页

作者：靳雷生辛泽辉王德波南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023

为了从根本上解决在线式微波功率传感器灵敏度、动态范围和微波性能之间的矛盾,本文创新性地设计出一种耦合在线式MEMS微波功率传感器,将微波功率的提取和检测两个过程相互独立。根据理论解析模型,得到了灵敏度特性与耦合度的关系,分析... 详细信息

为了从根本上解决在线式微波功率传感器灵敏度、动态范围和微波性能之间的矛盾,本文创新性地设计出一种耦合在线式MEMS微波功率传感器,将微波功率的提取和检测两个过程相互独立。根据理论解析模型,得到了灵敏度特性与耦合度的关系,分析对比了耦合度分别为10%和20%时的微波特性及灵敏度特性差异。实验结果表明:两种耦合式MEMS微波功率传感器的反射损耗均小于-20 dB,说明具有良好的反射性能;两种耦合式MEMS微波功率传感器的插入损耗均大于-1.5 dB,说明具有良好的传输性能。耦合度10%的系统灵敏度为1.2 mV/W@9 GHz、1.4 mV/W@10 GHz和0.8 mV/W@11 GHz,耦合度20%的系统灵敏度为2.4 mV/W@9 GHz、2.4 mV/W@10 GHz和1.3 mV/W@11 GHz,并具有良好的线性度。本文对于MEMS微波功率传感器研究具有一定的参考价值。

关键词： MEMS功率传感器悬臂梁灵敏度动态范围耦合度

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基于激光划刻的石墨烯发声器的研究

仪器仪表学报 2022年第3期43卷 171-177页

作者：赵程周佳成张顺毅王德波南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023

本文研究了一种基于激光划刻的石墨烯发声器。为了研究不同结构石墨烯发声器对输出性能的影响,本文设计了实心、粗网、中网、细网四种结构的石墨烯发声器。首先,建立了实心结构和网状结构的热声转换模型;然后,给出了激光划刻石墨烯的制... 详细信息

本文研究了一种基于激光划刻的石墨烯发声器。为了研究不同结构石墨烯发声器对输出性能的影响,本文设计了实心、粗网、中网、细网四种结构的石墨烯发声器。首先,建立了实心结构和网状结构的热声转换模型;然后,给出了激光划刻石墨烯的制备流程和扫描电镜表征;最后,实验测试了四种结构的石墨烯发声器的输出性能。实验结果表明,实心结构的输出性能最佳,在输入功率为0.78 W、麦克风距离为5 cm、激励频率为20 kHz的条件下,声压级达到40.68 dB。研究发现在0~0.78 W的范围内,输入功率每增加0.1 W,理论声压级平均提高2.58 dB,实验声压级平均提高2.48 dB,与理论模型基本符合。基于激光划刻的石墨烯发声器具有成本低、制备简单、声学性能好等优势,在生物、医疗、可穿戴电子设备等领域具有广泛的应用前景。

关键词：石墨烯发声器激光划刻技术热声转换模型声压级扫描电镜

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二维锗醚在钠离子电池方面的理论研究

物理学报 2022年第22期71卷 346-354页

作者：陈思钰叶小娟刘春生南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023 南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023

因为钠在地球中的储备更加充足,而且生产成本也更低廉,因此钠离子电池也成了继锂离子电池以后,研究中最热门的储能系统.然而,缺少合适的阳极材料是钠离子电池商业化的主要瓶颈.本文基于密度泛函理论,通过第一性原理计算对锗醚作为钠离... 详细信息

因为钠在地球中的储备更加充足,而且生产成本也更低廉,因此钠离子电池也成了继锂离子电池以后,研究中最热门的储能系统.然而,缺少合适的阳极材料是钠离子电池商业化的主要瓶颈.本文基于密度泛函理论,通过第一性原理计算对锗醚作为钠离子电池阳极材料的电化学性能进行了充分研究.计算结果表明钠离子能够均匀稳定地吸附在锗醚两侧,吸附能达到了–1.32 eV.即使在较低的钠吸附浓度下,吸附之后的锗醚也呈现出金属性,这表明锗醚的电子导电性良好.钠在锗醚单层结构上有两条可能的扩散路径,分别沿着之字形和扶手椅方向,计算表明沿之字形方向的扩散势垒更低,为0.73 eV.同时锗醚具有合适的开路电压(1.12 V),理论容量为167.1 mAh·g^(-1),体积变化率仅为10.8%,以上结果表明单层锗醚具有作为钠离子电池阳极材料的潜力.

关键词：钠离子电池二维材料第一性原理计算

一种集成近红外SPAD阵列的激光雷达测距系统

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光学学报 2023年

作者：陈前宇许唐刘志强马治强袁丰徐跃南京邮电大学集成电路科学与工程学院

基于0.18μm BCD工艺实现了一种高探测效率、低暗计数噪声、低误码率、高分辨率、大动态范围的近红外激光雷达测距系统。该系统集成了一个4×4单光子雪崩二极管(SPAD)阵列和一个基于延迟锁相环(DLL)的两段式时间数字转换器(TDC)。单光... 详细信息

基于0.18μm BCD工艺实现了一种高探测效率、低暗计数噪声、低误码率、高分辨率、大动态范围的近红外激光雷达测距系统。该系统集成了一个4×4单光子雪崩二极管(SPAD)阵列和一个基于延迟锁相环(DLL)的两段式时间数字转换器(TDC)。单光子雪崩二极管(SPAD)阵列采用一种新型高压p阱/高压n+埋层的深雪崩区结构，显著提高了对近红外光子的探测概率(PDP)。TDC采用双链计数器以及相位插值法，降低了段间误码概率并获得了高分辨率和大动态范围。测试结果表明，SPAD器件在5V过偏压下暗计数率(DCR)低至162cps，在905nm近红外波长处的PDP大于8.5%，可工作在人眼安全阈值较高的近红外波段。TDC实现了208 ps的高时间分辨率和1.28μs的动态范围，微分非线性度(DNL)和积分非线性度(INL)分别在±0.1 LSB和±0.6 LSB范围内，在50～75 MHz输入时钟下的直接光子飞行时间(d TOF)测量误差为0.37 ns。

关键词：直接飞行时间单光子雪崩二极管激光雷达时间间隔测量时间数字转换器

一种基于占空比检测技术的快速启动晶体振荡器

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同方期刊数据库

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固体电子学研究与进展 2023年第5期43卷 436-441页

作者：王子轩殷允金张一驰王山虎王鑫南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210000

在低功耗物联网系统中,工作在周期性开启模式的参考时钟需要快速启动来降低平均功耗。本文提出了一种基于占空比检测的单边注入技术来减少皮尔斯晶体振荡器的启动时间,该技术可以通过占空比检测有效地进行相位切换,为晶体振荡器持续性... 详细信息

在低功耗物联网系统中,工作在周期性开启模式的参考时钟需要快速启动来降低平均功耗。本文提出了一种基于占空比检测的单边注入技术来减少皮尔斯晶体振荡器的启动时间,该技术可以通过占空比检测有效地进行相位切换,为晶体振荡器持续性地提供高效能量注入。所提出的技术采用40 nm CMOS工艺设计并流片,在-20~85℃的温度范围内对24 MHz晶体振荡器进行测试,实现了20μs的启动时间,消耗的启动能量仅为6 nJ。

关键词：占空比检测单边注入晶体振荡器快速启动

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高性能多方向双圆弧形压电能量收集系统

仪器仪表学报 2024年第3期45卷 26-34页

作者：曹益恺王德波南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023

为了解决传统压电能量收集系统通频带窄、功率密度低的问题,本文采用线性多模态共振法,提出一种双圆弧悬臂梁内外反向拼接的压电能量收集系统。两根梁上各覆盖一个压电层,压电层之间串联连接。建立二自由度系统集总参数模型和机电耦合... 详细信息

为了解决传统压电能量收集系统通频带窄、功率密度低的问题,本文采用线性多模态共振法,提出一种双圆弧悬臂梁内外反向拼接的压电能量收集系统。两根梁上各覆盖一个压电层,压电层之间串联连接。建立二自由度系统集总参数模型和机电耦合模型来分析频率响应和输出性能。对比压电层弧度不同的压电能量收集系统的输出性能,根据测试结果,当弧度为0.5π时输出性能最佳。设置激励加速度为0.1 g,一阶模态下,谐振频率为82.19 Hz,开路电压为49.65 V,最大输出功率为3.74 mW;二阶模态下,谐振频率为119.14 Hz,开路电压为44.74 V,最大输出功率为3.54 mW。测试结果表明,该结构可有效拓宽通频带宽度至52 Hz,且功率密度高。该压电能量收集系统结构简单易于制备,工作频带宽,可在频率波动大的环境下供电,同时体积小、功率密度大,能在多方向激励下高效率收集能量,可应用于可穿戴设备、低功率设备等多个领域。

关键词：压电能量收集多模态多方向谐振频率功率密度