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南科大深港微电子学院呼唤课题组在JSSC上发表低功耗传感器读取芯片成果
3 小时前
近日，南方科技大学深港微电子学院呼唤助理教授课题组在低功耗传感器读取电路设计领域取得突破性进展。相关论文《A 0.38-pJ/step Pulse-Width Locked Time-Domain Wheatstone Bridge Sensor Readout IC for LIG-Based Wearable Strain Sensing System》发表于芯片设计领域顶级期刊IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC)。该研究针对传统电阻型传感器读取电路功耗高、读取范围窄的局限，提出基于压控延时线（VCDL）的锁脉冲宽度环路（PWLL）时间域惠斯通电桥传感器读取电路，应用于柔性可穿戴应力传感器系统。通过创新性采用VCO积分器作为环路误差放大器，实现DC点无穷增益以减小误差，同时使系统高度数字化，支持低电压供电。相较于传统压控振荡器（VCO）架构，VCDL在功耗和时钟抖动性能上显著优化。此外，研究团队还开发了基于延时比例的10bit流水线型时间-数字转换器（TDC），通过误差比例替代传统时间放大器，简化设计并减小芯片面积。该系统与激光诱导石墨烯（LIG）高性能应力传感器结合，形成完整可穿戴传感解决方案，可精准捕捉人体关节活动信号，在健康监测、电子皮肤等领域具有应用潜力。测试结果显示，系统功耗仅4.8微瓦，能量效率达0.38-pJ/step，达到国际领先水平。论文第一单位为南方科技大学深港微电子学院，通讯作者为呼唤助理教授，第一作者为2023届本科毕业生徐思远，研究获国家自然科学基金资助。
