“卓粤量子沙龙” | 第二十二期:电容式MEMS谐振器接口电路关键技术研究
2022年6月10日下午,量子科学与工程研究院党总支在国际量子研究院518报告厅举办了第二十二期卓粤量子沙龙活动,本次沙龙邀请了量子科学与工程研究院副研究员陈华老师为研究院师生带来了主题为“电容式MEMS谐振器接口电路关键技术研究”的精彩报告,主持人为量子研究院研究员贺煜老师。本次卓粤量子沙龙采用线上和线下相结合的方式进行学术分享,线上在蔻享学术平台上以直播的形式呈现。
陈华老师的报告聚焦于MEMS 振荡器和 MEMS 陀螺的接口电路的若干关键技术的研究成果,详细介绍了超高增益宽带驱动技术、高性能小数频率综合器技术、高精度的直流高压产生技术、自适应高精度相干检测技术和低噪声 C / V 读出技术。深入探讨了该研究领域在量子器件的模拟测控电路方向的前景。

报告人首先从微机电碟式振荡器的需求出发,简单的回顾了近年的发展,指出了国际目前的进展以及各个研究成果的优势以及潜在的一些问题,着重强调了其同时在带宽以及增益上对驱动电路较高的需求。随后,详细介绍了如何通过使用带通放大器而非传统上低通放大器的思路,通过设计各级放大电路,运用多电压源,引入相位补偿,并使用稳定偏置电路的方法,获得一个满足项目需求的高增益宽带跨阻放大器的设计过程并展望了未来要进行的测试工作。
随后,从陀螺仪的应用以及国家需要掌握高精度传感器的需求出发,详细介绍了基于正交误差的相干解调电路的工作原理以及锁相闭环驱动的工作过程,强调了其中移相器的关键作用。并通过一个辅助PLL来提高相干解调时相位对准的精度、通过另一个延迟锁相环来实现自适应的相位对准以提高电路可靠性和实用性。此外,还介绍了基于环形二极管架构的电容电压转换器。最后通过使用高压带隙基准源的方式,解决了LDO (Low Dropout Regulator) 对电路的性能限制问题,从系统架构层面实现了一款精度超过千分之一的高压极化电压产生电路,并对其在量子计算方向的应用前景进行了展望。
最后,报告人介绍了面向工业无线传感网(WIA)射频收发机的PLL设计。从收发机的需求和小数频率综合器的指标出发,介绍了PLL各子模块的原理和详细电路设计,其中着重强调了高速除1.5分频器的创新设计。采用180nm CMOS工艺流片实现,并进行了PLL系统测试和各模块测试,各项测试结果满足收发机的系统需求。该小数频率综合器成功应用于WIA无线传感网的收发机芯片和网络组件中,并取得了良好的应用效果。该设计技术也有望应用于量子计算及传感的相关IC设计中。
在随后的自由提问环节中,陈华老师解答了参会师生的问题,并对未来量子芯片设计工作的潜在合作进行了探讨,满足了参会人员高涨的求知欲和澎湃的热情。
