【摘要】：以a-IGZO薄膜晶體管(TFT)為代表的非晶氧化物TFTs具有高遷移率、高開關(guān)比、高透光率等優(yōu)點,其在射頻識別(RFID)技術(shù)領域的應用逐漸引起人們的關(guān)注。RFID標簽電路的性能對于增大標簽感應距離、提高信息存儲量和通信穩(wěn)定性具有重要意義。由于目前難以制備出性能一致的N型和P型的非晶氧化物TFT,因此基于非晶氧化物TFT的RFID標簽后端電路中一般采用單極型晶體管實現(xiàn),與采用硅基工藝的芯片相比,其在功耗、擺幅等性能方面仍有待提高。因此,本文從邏輯門電路設計和系統(tǒng)電路架構(gòu)兩個方面優(yōu)化RFID標簽后端電路。通過研究現(xiàn)有反相器的拓撲結(jié)構(gòu),提出一個采用動態(tài)負載的三級架構(gòu)非晶氧化物TFT反相器。由輸出信號驅(qū)動的動態(tài)負載替代Pseudo-CMOS反相器中的二極管連接負載,使輸入級的輸入管與負載管驅(qū)動信號互補,實現(xiàn)反相器零靜態(tài)電流,降低電路功耗。由于上拉管的驅(qū)動電壓與輸出電壓形成正反饋,反相器通過反饋通路鉗制輸出電壓幅值,提高輸出電壓擺幅。針對基于偽CMOS或非門的D觸發(fā)器存在功耗較大等問題,提出一種采用外部偏置或非門的D觸發(fā)器,并優(yōu)化電路拓撲結(jié)構(gòu)。在時鐘信號為高電平時,外部偏置電壓鉗制維持-阻塞電路輸出低電平,在鎖存輸出信號的同時降低或非門的輸入級電流。分析表明,提出的低功耗D觸發(fā)器在響應速度不變的情況下有效減小靜態(tài)功耗。提出一種超前置位時鐘振蕩器,其中反相器的負載晶體管由上一個反相器的輸入電壓驅(qū)動,與輸入電壓相位相反,在實現(xiàn)較高振蕩頻率的同時降低功耗,提高輸出擺幅。針對現(xiàn)有三相時鐘曼切斯特編碼電路功能單一,需要多個時鐘信號的問題,設計了一種雙模式曼切斯特編碼電路,在單時鐘信號的驅(qū)動下可以實現(xiàn)標準曼切斯特編碼和差分曼切斯特編碼兩種功能。仿真結(jié)果表明,與偽CMOS反相器相比,采用動態(tài)負載的三級架構(gòu)反相器輸出擺幅提高了13.13%,靜態(tài)電流最大減小98.54%。與基于偽CMOS或非門的D觸發(fā)器相比,本文提出的D觸發(fā)器在維持輸出擺幅和響應速度基本不變的同時,功耗最大減小了78.07%。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN321.5;TP391.44
【圖文】：

VOH（V） 4.38 4.95VOL（V） 0.045 0.036VPP（V） 4.34 4.91ION（A） 5.19 μ 75.74 nIOFF（A） 44.33 n 1.93 ntHL（s） 444.09n 12.63μtLH（s） 30.95n 215.63n CMOS 反相器相比，采用動態(tài)負載的三級反相器具有更大的 VOH，使增大了 13.13%。當輸入電壓為高電平時，本文提出的三級架構(gòu)反相器流 ION比偽 CMOS 結(jié)構(gòu)的反相器減少了 98.54%；當輸入電壓為低電的靜態(tài)電流 IOFF比 Pseudo-CMOS 反相器減小了 95.65%。通過對比可的三級反相器具有更高的輸出電壓擺幅，并顯著減小了電路功耗。

圖 2-15 動態(tài)負載反相器電壓傳輸特性曲線圖MOS 反相器的電壓傳輸特性曲線如圖 2-14 所示，本文提出的采用動器電壓傳輸特性曲線如圖 2-15 所示。由圖 2-15 可得，動態(tài)負載的三地將輸入電壓進行高低轉(zhuǎn)換，并實現(xiàn)全擺幅輸出電壓。其中，動態(tài)負低電平最小輸入電壓 VIH為 2V，高電平最大輸入電壓 VIL為 1.19V，相器的高噪聲容限 VNMH=VOH-VIH，即為 2.95V，低噪聲容限 VNML=V。與偽 CMOS 反相器相比，本文提出的采用動態(tài)負載的三級架構(gòu)反相噪聲容限。極型基本邏輯門電路分析與設計CMOS 技術(shù)具有良好的電壓調(diào)節(jié)能力與較好的電路魯棒性等優(yōu)點，不電路設計中，更被廣泛拓展到不同的單極型基本邏輯電路設計中，

【參考文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 鐘禮浩;基于非晶氧化物半導體薄膜晶體管的低功耗數(shù)字電路設計[D];華南理工大學;2016年

本文編號：2742324