我院研究生在电路与系统领域的权威期刊《IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs》发表研究论文，题为《A 0.4-V 0.92-nW 20-kHz Fully-Bias-Free FLL Using Time-Domain Operational Amplifier With Self-Adaptive Charge-Sharing Integrator》。

随着物联网（IoT）技术的快速发展，广泛应用于IoT设备的片上振荡器成为集成电路低压低功耗设计领域的研究热点。传统片上振荡器采用的张弛振荡器结构在亚0.4V低压下受温度影响显著，而现有的锁频环（FLL）结构在很大程度上改善了低压下由温度变化引起的输出频率误差，但仍对极低压设计有所限制，在功耗和电压灵敏度上仍有很大的提升空间。针对这些挑战，团队创新性地提出了一种全免偏置（FBF）的FLL结构，成功研制出一款性能领先的新型极低压极低功耗片上振荡器。首先，免偏置时域运算放大器（TD-OPA）被提出来替代现有结构中的时域积分器，从而完全移除了FLL中的静态功耗，同时加入占空比控制技术调控系统休眠，进一步降低了整体功耗。其次，引入创新性的自适应电荷共享积分器（SA-CS），解决了原结构中极低压下所面临显著的失配问题，并结合时钟升压开关，在很大程度上提升了极低压设计的稳定性。从整体上来说，本工作实现了一个低压友好型的全时域FBF FLL结构，为片上振荡器的极低压极低功耗设计提供了全新的思路。测试结果表明，该芯片在0.4V电压下具有0.92 nW的极低功耗和0.046 nW/kHz 出色的品质因数（FoM），以及在0.35 V至0.45 V电压范围内0.055 %/0.1V优秀的电压灵敏度。与当前最先进的低压振荡器相比，本工作取得了更好的性能，尤其是面对亚0.4V的应用。

在实际应用方面，该芯片可广泛应用于IoT领域的各类低功耗终端设备，包括依赖能量收集或微型电池供电的无线传感器网络节点、长期续航的可穿戴健康监测设备、植入式医疗传感模块，以及工业IoT中部署在恶劣环境下的低功耗数据采集终端等，延长设备续航时间、降低维护成本，为IoT设备的微型化、长周期待机和工作提供了核心支撑。

本论文的第一作者为广东工业大学集成电路学院2023级硕士研究生林沛隆，指导老师为中国科学院半导体研究所张钊研究员、广东工业大学集成电路学院蔡述庭教授和刘远教授，广东工业大学集成电路学院为论文的第一完成单位。

[1] Lin, Peilong; Cai, Shuting; Liu, Yuan; Zhang, Zhao. A 0. 4-V 0. 92-nW 20-kHz Fully-Bias-Free FLL Using Time-Domain Operational Amplifier With Self-Adaptive Charge-Sharing Integrator. IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS II-EXPRESS BRIEFS, 2025, 72(12):1947-1951.