Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 4.
-
ОСОБЕННОСТИ НИЗКОВОЛЬТНЫХ ЦИФРОВЫХ СХЕМ НА ОСНОВЕ КМОП-ТЕХНОЛОГИЙ 90–20 НМ
Б.Г. Коноплев174-1812025-10-01Аннотация ▼С целью снижения потребляемой мощности и повышения энергетической эффективности в КМОП интегральных схемах используется подпороговый режим работы транзисторов. При этом напряжение питания снижается до уровня меньше пороговых напряжений МОП-транзисторов, резко уменьшаются токи транзисторов и падает быстродействие устройств. Однако, в ряде применений значительное снижение потребляемой мощности оказывается более важным, чем низкое быстродействие. Поэтому КМОП интегральные схемы в подпороговом режиме нашли применение там, где определяющим требованием является радикальное уменьшение потребляемой мощности.
К настоящему времени в разной степени освоения фирмами в мире используются субмикронные КМОП-технологии с минимальными проектными размерами элементов от 500 до 3 нм, причем большая часть продукции приходится на КМОП СБИС уровня 90–20 нм. В работе проведен анализ особенностей характеристик низковольтных цифровых схем на основе КМОП-технологий уровня 90–20 нм с целью выработки рекомендаций по проектированию энергоэффективных устройств на их основе. Рассмотрена методика определения ключевых параметров предиктивных моделей МОП-транзистора в подпороговом режиме. Получены выражения характеристик КМОП-инвертора в подпороговой области. Анализ результатов расчетов показывает существенное ухудшение характеристик КМОП-элементов в подпороговом режиме при уменьшении минимальных проектных размеров менее 90 нм. Это объясняется тем, что при разработке конструкции и технологии изготовления СБИС уровня 90–20 нм все меры были направлены на снижение токов утечки закрытых транзисторов в надпороговом режиме с целью уменьшения статической составляющей потребляемой мощности. Для повышения характеристик КМОП-элементов в подпороговом режиме необходимо оптимизировать конструкцию и технологию с целью снижения величин подпорогового размаха, DIBL-коэффициента и увеличения характеристического тока. Результаты могут быть полезны для разработчиков энергоэффективной аппаратуры -
МОДЕЛЬ РЕКТЕННЫ НА ОСНОВЕ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ ДЛЯ СОБИРАНИЯ СВЧ ЭНЕРГИИ ПРИ СВЕРХНИЗКИХ УРОВНЯХ МОЩНОСТИ
Б.Г. Коноплев2025-01-14Аннотация ▼Для беспроводного и безбатарейного питания автономных приборов с малой потребляемой
мощностью все шире применяется собирание радиочастотной энергии из окружающей среды:
энергии излучения станций сотовой связи, радиотелевизионных станций, СВЧ-печей, Wi-Fi, Bluetooth
и др. источников. Для преобразования собранной энергии в напряжение питания постоянного
тока применяются устройства, состоящие из антенны, выпрямителя и схемы согласования им-
педансов антенны и выпрямителя, называемые ректеннами. При собирании энергии из окружаю-
щей среды плотность мощности электромагнитного поля может быть весьма малой: от сотен
микроватт до десятков пиковатт на см2. Поэтому актуальной является задача разработки рек-
тенн, способных работать при сверхнизких уровнях мощности. Параметры составляющих рек-
тенны (антенны, схемы согласования импедансов, выпрямителя) сильно связаны между собой,
поэтому для получения оптимальных характеристик необходимо выполнять проектирование
ректенны с учетом взаимовлияния всех составляющих и использовать соответствующие модели.
В работе выполнен анализ особенностей построения и разработка модели ректенны на основе
МОП-транзисторов для работы при сверхнизких уровнях мощности в составе автономных уст-
ройств с беспроводным питанием. Получены выражения для оценки выходного напряжения рек-
тенны с учетом основных параметров антенны, выпрямителя/умножителя напряжения и уст-
ройства согласования импедансов. Выполнены расчеты по полученным выражениям и моделиро-
вание для типовой КМОП-технологии 90 нм. Показана возможность построения ректенн на ос-
нове МОП-транзисторов при сверхнизких мощностях вплоть до -50 дБм. Даны рекомендации по
выбору технологических и конструктивных параметров ректенн для собирания СВЧ энергии -
АНАЛИЗ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ НАНОМЕТРОВЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ В ДИОДНОМ ВКЛЮЧЕНИИ ПРИ СВЕРХНИЗКИХ НАПРЯЖЕНИЯХ
Б.Г. Коноплев2024-05-28Аннотация ▼Успехи микроэлектроники, особенно развитие КМОП-технологии, обеспечили возможность
создания приборов с чрезвычайно низкой потребляемой мощностью. Это позволило разрабатывать
автономные беспроводные приборы, которые обеспечивают с использованием радиоволн не только
прием, обработку и передачу информации, но и получение мощности питания от терминалов. Более
того, для беспроводного и безбатарейного питания может применяться собирание радиочастот-
ной энергии из окружающей среды: энергии излучения станций сотовой связи, радиотелевизионных
станций, СВЧ-печей, Wi-Fi, Bluetooth и др. источников. Для преобразования радиочастотной энергии
в напряжение питания чаще всего применяются выпрямители на основе нанометровых
МОП-транзисторов в диодном включении. Когда устройства с беспроводным питанием находятся
далеко от терминала или собирают энергию для питания из окружающей среды, плотность мощно-
сти электромагнитного поля и, следовательно, амплитуда входного напряжения может быть весь-
ма малой. Поэтому актуальной является задача разработки и исследования таких устройств, спо-
собных работать при очень низких входных напряжениях. Целью исследования является анализ вы-
прямительных свойств диодов на основе нанометровых МОП-транзисторов в режиме слабой инвер-
сии при сверхнизких входных напряжениях и выработка рекомендаций по выбору технологии и про-
ектированию микросхем с беспроводным питанием. Получены выражения для оценки коэффициен-
тов выпрямления диодов по току и по мощности. Выполнены расчеты по полученным выражениям и
моделирование с использованием модели BSIM4v4.8.2 вольтамперных характеристик и зависимостей
коэффициентов выпрямления диодов по току и по мощности от напряжения для типовой
КМОП-технологии 90 нм. Показана возможность построения выпрямителей на основе МОП-
транзисторов при сверхнизких напряжениях вплоть до единиц мВ. Даны рекомендации по обоснова-
нию технологических и конструктивных параметров при проектировании модулей преобразования и
собирания энергии беспроводных устройств. -
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ-УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ МАЛОМОЩНЫХ БЕСПРОВОДНЫХ ПАССИВНЫХ МИКРОУСТРОЙСТВ
А.С. Синюкин , Б. Г. Коноплев , А.В. Ковалев2023-10-23Аннотация ▼В связи с активным развитием технологий автоматизации и их широким внедрением
в логистику, торговлю, промышленность, строительство и другие отрасли экономики все
большее распространение за счет своего удобства и доступности получают беспроводные
системы. Чаще всего в них используются миниатюрные устройства, способные выполнять
операции по идентификации, измерению параметров внешней среды, приему и передаче
сигналов. В свою очередь, существует ряд областей, в которых использование батарейных
микроустройств ограничено, поскольку замена разрядившейся батареи не всегда осущест-
вима и целесообразна, к тому же стоимость активных устройств относительно высока.
В таких приложениях могут применяться пассивные устройства, получающие энергию для
работы посредством принимаемого антенной радиочастотного излучения из окружающе-
го пространства. Для массового производства подобных недорогих устройств требуется
интегральное исполнение микросхемы, ключевым модулем источника питания которой
является выпрямитель напряжения с функцией умножения. В работе представлены ре-
зультаты разработки интегральных выпрямителей-умножителей напряжения по типо-
вым КМОП-технологиям CM018G 180 нм и HCMOS8D 180 нм в САПР Cadence IC. Рас-
смотрена степень влияния порогового напряжения и числа каскадов на выходные характе-
ристики умножителей. Показано, что в восьмикаскадном умножителе, построенном по
технологии HCMOS8D, уровень выходного напряжения 2 В, необходимый для питания мик-
росхемы беспроводного устройства, достигается при амплитуде входного напряжения
375 мВ, а в умножителе на шестнадцати каскадах - при амплитуде 300 мВ. Предлагаемые
выпрямители-умножители могут быть использованы при построении источников пита-
ния беспроводных пассивных устройств.
1 - 4 из 4 результатов
