近日，中山大学集成电路学院段权珍副教授课题组在模拟集成电路领域国际顶级期刊 IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers（TCAS-I） 连续发表2篇研究成果，分别在低功耗电平转换与高精度MEMS电容-电压转换领域取得重要突破，为物联网传感器与微机电系统芯片设计提供了创新方案。
成果一
针对高精度传感器系统中低电压逻辑到高电压接口的电平转换难题，课题组提出 LS-CPFB 与 LS-FB 两款新型电平转换器（Level Shifter, LS）。
技术创新：
通过引入逻辑纠错电路与优化反馈控制机制，在0.6 V至3 V的宽电压转换条件下实现优异性能。
LS-CPFB 方案融合全MOS电荷泵与反馈控制，实现高阈值晶体管快速导通，兼顾低延迟与低功耗；LS-FB 方案以中阈值晶体管替代电荷泵，大幅降低电路能耗。
工艺与验证：
芯片基于180 nm CMOS工艺完成设计与流片，在不同电压、温度、多芯片条件下完成完备测试，验证了设计鲁棒性。
测试结果表明，所提出电路在延迟与能耗指标上均优于传统设计，为低功耗物联网和传感器系统提供了高效接口解决方案。
该论文主要完成人为我院23级硕士研究生胡顺清同学，指导老师为段权珍副教授。
图 1 提出的第一种基于MOS电荷泵的LS (LS-CPFB)
图 2 提出的第二种基于反馈控制的LS (LS-FB)
图 3 两种电平转换器的版图及芯片概貌图
论文原文：Q. Duan, S. Hu, Q. Chen, Y. Liang, R. Berenguer, and Y. Ding, “Two Low Delay and Low Et Level Shifters with All-MOS Charge Pump and Feedback Control for High-Accuracy Sensor Applications”, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, early access, 2026.
成果二
针对微机电系统（MEMS）加速度计的适配电容-电压（C/V）转换器需求，课题组创新性提出逐次逼近调制解调（SA-MD）技术，实现了抗噪与线性度的双重突破。
技术创新：
SA-MD技术在不增加额外功耗的前提下，保留了传统技术抑制低频噪声的优势，并通过多步逼近与增益误差的存储-抵消提升线性度。
提出利用短复位信号实现动态范围（DRE）两倍提升，进一步优化芯片性能。
工艺与实测：
电路采用标准180 nm CMOS工艺流片，核心硅片面积仅为 1.2 × 1.4 mm²，实现了极小面积与功耗代价。
与MEMS加速度计敏感结构联合实测表明：在±10 g加速度范围内，最大非线性度低至0.52%；频率大于50 Hz时，等效输入电容噪声功率谱密度（PSD）仅为44.9 zF/√Hz，展现出卓越的抗噪与高线性度表现。
该论文主要完成人为我院博士研究生金治忠同学，指导老师为段权珍副教授与徐建明教授。
图 4 (a) 所提出的 SA-MD技术的概念；
(b) 所提出的 C/V 转换器(电容/电压转换器)的实现方案；(c) 以及其时序图。
图 5 （a）MEMS加速度计敏感结构
与所设计的C/V转换器芯片；
（b）PCB测试板；
（c）测试系统框图;
（d）测试环境。
论文信息：Z. Jin, Q. Duan, Z. Meng, R. Berenguer, Y. Ding, D. Chen, and J. Xu, "A 0.52% Nonlinearity, 44.9 Input Capacitance Noise C/V Converter With the Proposed SA-MD Technique for MEMS Accelerometer," in IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, doi: 10.1109/TCSI.2026.3657238.
此次两项成果连续发表于IEEE TCAS-I，充分体现了我院在模拟集成电路与MEMS系统芯片设计领域的研究实力，也彰显了段权珍副教授课题组在低功耗、高精度传感器接口电路方向的持续创新能力。未来，课题组将继续面向国家重大需求与前沿技术挑战，深耕集成电路与微系统领域，为我国高端芯片与智能传感器产业发展贡献更多力量。
