作者：Antoniu Miclaus，系统应用工程师和Doug Mercer，顾问研究员

目标

本实验活动的目标是进一步强化上一个实验活动“使用CD4007阵列构建CMOS逻辑功能”中探讨的CMOS逻辑基本原理，并获取更多使用复杂CMOS门级电路的经验。具体而言，您将了解如何使用CMOS传输门和CMOS反相器来构建传输门异或(XOR)和异或非逻辑功能。

背景知识

为了在本实验活动中构建逻辑功能，需要使用ADALP2000模拟部件套件中的CD4007 CMOS阵列和分立式NMOS和PMOS晶体管（ZVN2110A NMOS和ZVP2110A PMOS）。CD4007由3对互补MOSFET组成，如图1所示。每对共用一个栅极（引脚6、3和10）。所有PMOSFET（正电源引脚14）以及NMOSFET（地引脚7）的衬底都共用。左边一对，NMOS源极引脚连接到NMOS衬底（引脚7），PMOS源极引脚连接到PMOS衬底（引脚14）。另外两对均为通用型。右边一对，NMOS的漏极引脚连接到PMOS的漏极引脚，即引脚12。

图1.CD4007功能框图。

CD4007是一款多功能IC。例如，单个CD4007可用于构建三个反相器、一个反相器加上两个传输门或其他复杂的逻辑功能，如NAND和NOR门。反相器和传输门尤其适合构建传输门XOR和XNOR逻辑功能。XOR和XNOR逻辑门的示意图符号如图2所示。

图2.XOR和XNOR示意图符号。

静电放电

CD4007与许多CMOS集成电路一样，很容易被静电放电损坏。CD4007包括二极管，可防止其受静电放电的影响，但如果操作不当仍可能会损坏。使用对静电敏感的电子产品时，通常会使用防静电垫和腕带。然而，在家里（正规的实验环境之外）工作时，可能没有这些物品。避免静电放电的一种低成本方法是在接触IC之前先使自己接地。在操作CD4007之前，使积聚的静电放电将有助于确保在实验过程中不会损坏芯片。

材料

►ADALM2000主动学习模块

►无焊试验板

►1个CD4007（CMOS阵列）

►2个ZVN2110A NMOS晶体管

►2个ZVP2110A PMOS晶体管

说明

现在我们将使用单刀双掷(SPDT)传输门开关和两个CMOS反相器来构建XOR门（和XNOR），如图3所示。两个传输门协同工作以实现选择器操作。根据A输入的状态，输入B或输入B的反相会通过节点C (XOR)输出。另外两个反相器M9和M10使C反相以产生C_BAR (XNOR)输出。

在无焊试验板上构建图3所示的XOR/XNOR电路。器件M1至M6采用CD4007 CMOS阵列，两个反相器级（反相器级M7和M8，以及M9和M10）分别使用ZVN2110A NMOS和ZVP2110A PMOS。电路使用ADALM2000的固定5 V电源供电。

电路中有两个逻辑输入A和B。同相XOR输出位于节点C，而该输出的反相位于节点C_BAR以形成XNOR函数。

图3.XOR和XNOR门。

硬件设置

在实验最初，将两个AWG输出配置直流源。根据需要，示波器通道将用于监控电路的输入和输出。固定+5 V电源用于为电路供电。在此实验中，应禁用固定–5 V电源。

图4.XOR和XNOR门试验板电路。

程序步骤

将AWG1连接引脚6，作为A输入端。将AWG2连接引脚1和9，作为B输入端。示波器通道1连接引脚2、5和12，作为C输出端。示波器通道2连接M9和M10的漏极引脚，作为C_BAR输出端。确保打开固定5 V电源。

首先，打开AWG控制界面并将AWG1设置为0 V直流电压，对A施加逻辑低电平。将AWG2设置为0 V直流电压，对B输入段施加逻辑低电平。

图5.C_OUT和C_BAR输出。

观察示波器通道1上栅极的输出C。示波器界面上应显示稳定的直流电压。

现在将两个AWG通道均配置为具有5 V幅度峰峰值和2.5 V偏移（0 V至5 V摆幅）的方波。将AWG1设置为1 kHz频率，将AWG2设置为2 kHz频率或AWG1频率的两倍。确保将AWG设置为同步运行。

观察示波器界面上A和B输入信号相应的C输出和C_BAR输出。

接着，将AWG2设置为与AWG1相同的1 kHz频率，但将AWG2的相位设置为90°。观察示波器界面上A和B输入信号相应的C输出和C_BAR输出。

XOR门用作鉴相器

鉴相器或相位比较器是一种逻辑电路，用于产生代表两个逻辑信号输入之间相位差的模拟输出电压信号。它是锁相环(PLL)的中心元件。检测信号之间的相位关系是许多系统中的重要功能模块，如电机控制、雷达、电信、解调器和伺服机构。

方波信号的鉴相器可由XOR逻辑门组成。当比较的两个信号完全同相时，即相位差为0°，XOR门将输出恒定的零电平。例如，当两个信号的相位相差10°时，在10/180或1/18周期（两个信号值不同的极小部分周期）中，XOR门将输出高电平。当信号相位相差180°时，即一个信号为高电平而另一个为低电平，反之亦然，此时XOR门的输出在每个周期内都会保持高电平。

当XOR门鉴相器用于PLL系统时，它通常锁定在相位检测范围中间的90°相位差附近。在90°时，XOR具有50%占空比的方波输出，输出频率是输入频率的两倍。方波占空比根据两个输入信号的相位差发生变化。XOR门的输出通过低通滤波器产生的模拟电压与两个信号之间的相位差成正比。它需要对称的方波输入。如果一个输入的占空比与另一个输入的占空比略有不同，则低通滤波输出将会偏移90°相位差时的理想中间范围。

说明

将图6所示的RC低通滤波器添加到XOR试验板电路中。将示波器通道1连接到RC滤波器输出。

图6.XOR门鉴相器。

硬件设置

将两个AWG通道均配置为具有5 V幅度峰峰值和2.5 V偏移（0 V至5 V摆幅）的方波。将AWG1和AWG2的频率都设置为1 kHz。同时确保从AWG1和AWG2的相位都设置为0°开始。确保将AWG设置为同步运行。

图7.XOR门鉴相器试验板电路。

程序步骤

将示波器通道1连接到C1的RC滤波器输出，观察鉴相器的滤波(DC)输出。将示波器通道2连接到XOR门的输出C，观察逻辑门输出的脉冲宽度。

图8为Scopy波形图示例。

图8.XOR门鉴相器采样输出。

替代元件选择

使用四个独立NMOS和PMOS晶体管（ZVN2110A和ZVP2110A）构建的反相器对也可以由第二个CD4007 IC构成，或者可以是采用六路反相器IC的CMOS反相器，如74HC04或CD4049。CD4066四通道SPST开关也可以作为采用CD4007构建的开关的替代器件。

问题

1.对于图3中的电路，将AWG1和AWG2设置为逻辑高电平(5 V)和低电平(0 V)值，并填入以下表格。

表1.每组输入（A和B）的输出值

您可以在学子专区论坛上找到答案。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2022财年收入超过120亿美元，全球员工2.4万余人。携手全球12.5万家客户，ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

关于作者

Antoniu Miclaus现为ADI公司的系统应用工程师，从事ADI教学项目工作，同时为Circuits from the Lab^®、QA自动化和流程管理开发嵌入式软件。他于2017年2月在罗马尼亚克卢日-纳波卡加盟ADI公司。他目前是贝碧思鲍耶大学软件工程硕士项目的理学硕士生，拥有克卢日-纳波卡科技大学电子与电信工程学士学位。

Doug Mercer于1977年毕业于伦斯勒理工学院(RPI)，获电子工程学士学位。自1977年加入ADI公司以来，他直接或间接贡献了30多款数据转换器产品，并拥有13项专利。他于1995年被任命为ADI研究员。2009年，他从全职工作转型，并继续以名誉研究员身份担任ADI顾问，为“主动学习计划”撰稿。2016年，他被任命为RPI ECSE系的驻校工程师。

• 第一季度销售额总计达 2,671.67 亿韩元

• 毛利率达 15.4%，比 2022 年第一季度的 26.4% 低 11%

• 净利润降至 106.26 亿韩元，2022 年第一季度为 434.27 亿韩元 

韩国蔚山 – 2023 年 5 月 12 日 – SONGWON Industrial Group (www.songwon.com) 今日发 布了 2023 年第一季度经审计的财务业绩报告。集团报告称，2023 年第一季度销售额同比下降 21.1%，2022 年第一季度销售额为 3,384.33 亿韩元，2023 年第一季度为 2,671.67 亿韩元。 2023 年前 3 个月，SONGWON 的毛利率为 15.4%，与去年同期 (26.4%) 相比下降 11%。 2023 年第一季度净利润为 106.26 亿韩元，低于 2022 年第一季度的 434.27 亿韩元。

2022 财年，SONGWON 取得了良好的财务业绩，但由于预期需求进一步下降，2023 年开 始，取得的收益缓慢下降。整个 2023 年第一季度，化工原料部门和高性能化学品部门都受到 持续的地缘政治紧张局势、经济状况恶化和通货膨胀压力的影响，另外还有客户的去库存活 动。因此，化工原料部门在今年头三个月的销售额为 1,959.47 亿韩元，较 2022 年第一季度的 2,488.65 亿韩元下降 21.3%。同样，高性能化学品部门的综合销售额为 712.20 亿韩元，较 2022 年第一季度的 895.68 亿韩元下降 20.5%。

与预期一致，2023 年第一季度对 SONGWON 的聚合物稳定剂业务是一大挑战。主要受俄乌 冲突和亚洲的激烈价格竞争的负面影响，需求疲软导致收入大幅下降。由于有效实施了定价机 制，燃油和润滑油业务在 2023 年第一季度表现良好，收入有所增加。较低的原材料和运输成 本也让该业务获益。由于市场上的供应水平不断提高，SONGWON 的涂料业务在第一季度受 到需求疲软和价格侵蚀的负面影响。

相较于 2022 年，锡中间体业务在 2023 年第一季度的销量有所下降，与此同时，由于锡价的 持续波动，利润率出现强烈波动。但是，随着中国市场逐渐好转，预计下一季度的收入将会有 所增长。对 PVC 而言，2023 年第一季度非常具有挑战性，主要是受到韩国建筑业停滞及其导 致的需求疲软以及农历新年假期的影响。由于定价稳定、原材料成本较低，溶液聚氨酯和热塑 性聚氨酯的销量略高于 2022 年第四季度。此外，第一季度的盈利能力也比 2022 年第四季度 有所提高。

然而，由于当前宏观经济环境持续波动和复杂，预计 2023 年将是具有挑战性的一年。因此， SONGWON 不会对市场发展做出任何预测，但将密切关注未来的发展趋势。集团将继续执行 现有战略，并实施适当的措施，确保其运营和业务能够适应不断变化的市场环境。展望未来， SONGWON 有信心应对当前的挑战，为满足客户需求并确保长期可持续增长做好准备。

关于 SONGWON Industrial Group：

作为特种化学品开发、生产和供应领域的领导者，SONGWON 的产品无时无刻、无处不在地 影响着您的生活。自 1965 年以来，我们始终致力于推动创新、共同进步，并通过 360° 的定制 化解决方案来为更加可持续的美好未来铺平道路。

SONGWON的总部设在韩国，是全球第二大聚合物稳定剂制造商。我们的运营范围遍布全球， 拥有世界一流的制造工厂，全心全意为 60 多个国家的客户提供能够满足其各自需求的高性能 产品和最佳服务。

欲了解更多信息，请访问：www.songwon.com。

作者：电子创新网张国斌

我们生活在一个以数字处理为主的模拟世界中，其实在数字计算机兴起以前，产业流行的模拟计算，只不过随着CPU的走热，模拟计算逐渐遇冷，但是随着人工智能应用越来越流行，对更多计算资源、更多模型存储容量以及更低功耗的需求变得越来越重要。目前用于人工智能应用的数字处理器难以满足这些极具挑战性的要求，于是，模拟计算再度被产业重视，与数字计算相比，模拟计算的速度和功效很有优势，在5月12日召开的第十三届松山湖中国 IC 创新高峰论坛上，每刻深思智能科技（北京）有限责任公司就介绍了一款采用模拟计算的低功耗“感存算一体”智能芯片MKS2206。

据每刻深思（MakeSens）智能科技创始人邹天琦介绍，MKS2206采用自主创新架构设计。该芯片能够在复杂的识别任务中以低功耗、高精度、高性能和高稳定性脱颖而出，因此在AR/VR/MR以及智能座舱等复杂人机感知和交互场景中广泛部署。通过集成轻量级识别交互算法，显著降低系统功耗，提升整体性能，并达到同行业领先水平。

他认为摩尔定律放缓的现象正在导致存储和计算之间的频繁数据迁移，这在整个过程中消耗了大量的能量。所以每刻深思提出模拟计算解决功耗问题，因为模拟信号无需进行模数转换（ADC），从而大大提高了系统效能。

他指出摩尔定律放缓下面临的很多问题：第一个是混合云架构，存储计算之间不停搬移，这里面90%的功耗都是在搬移数据过程当中，并没有用在数据处理过程当中。2、先进的制程，除了费用问题以外，还有很大的散热问题，其实模拟计算最大的优势就是工艺，例如采用40nm工艺对标是数字芯片22nm以下性能。同时模拟计算需要的晶极管比数字要更少，在成本上有很好的优势。相比22纳米以下的处理器，每刻深思可以把成本做到原来的70%。

他解释说传统方案当中，任何SOC信号进来，需要做高性能ADDA的转换，在ADC的模数转换当中，无论其他芯片做怎样的软硬件协同或优化，这个ADC的量是少不了的，但是模拟计算因为本身SOC接的物理信号是模拟的，不需要做ADC转换，这是最大的优势。从技术原理来说，放ADC之前，需要在模拟里面完成特征提取，包括基于存储器神经网络的处理，这个是如何做到呢？

他以很简单的成本预算为例，上图是神经网络核心内核。如果用数字芯片来说，要做逻辑搭建来完成数字成本预算，但是模拟有物理特性，本身可以用电压作为输入，可以用等效的权重来实现这个算法，可以很好基于机械特性来完成成本预算，达到很高的效率。

在上图所示处理中，将部分数字信号处理(DSP） 任务前置预处理，精简处理信息 ADC被移到模拟计算横块之后，仅在有效需求时被唤醒，降低无效功耗 原始信号中不必要的信息己被去除，主芯片只需计算精简信息，提高了计算效率。

他指出，MK2206和之前模拟计算的相关性，无论是多模态也好，还是其他的也好，剩下的这些厂商，本身外面带4个、6个，甚至8个摄象头，需要看手势识别的交互，需要用下面两个摄像头来做，也就是双目的方式是最自然的。在后面架构当中，每刻深思跟主控芯片有中段信息的输入来做融合。这一块芯片是可以一直开启适时感知周边的环境，包括手势的任务。这样可以让后面的AP在很多时候进行一个休眠状态，或者相对比较低的功耗去运行。

他指出在AR应用中，可能不需要用一些高端附加功能，只需要做一些基础的实时的交互，并且把功耗做得非常低，这样一个MKS处理器就可以实现这个任务，因为它把很多常态的任务，包括手势的、对于功耗非常敏感的任务放在Offload到专用芯片上，并且实现极低功耗实时交互。这样给很多方案厂和整机商提供更多选择。

“其实我们不仅做电路，我们也把新品和算法做紧密集成，深度优化，来实现完整的识别和跟踪方案。这里面算法做了很多工作，从图像预处理，大量采集器检测跟踪，后处理，还有显示上手部重建，用很多工作量完成。”他强调，“这里面原理很简单，抓手势特征点去完成手指节的识别，而不仅仅是手掌识别。我们做交互，希望用手指操作可以完成很多旋转动作，这里面要做很多工作，要把很大的模型和很大数据量做轻量化。无论是量化，在识别功能上相对更小、更轻，实现更低功耗。”

他指出在手势识别方面，每刻深思用了21个关键点坐标，不只是单手，左右手都可以区分，可以同时识别，同时处理帧率到60帧以上，识别精度小于10毫米。“如果用XR2跑的话，需要有将近1瓦功耗。但是2206峰值功耗保持在200毫瓦以内。并且可以持续优化。”他指出。

关于每刻深思产品规划，他表示接下来是聚焦基于视觉的处理能力，也会集成XR定位，还有就是跟常态的视觉相关的任务都会放在交互芯片上，提供给相关的方案商客户。

他表示每刻深思会基于2206实现小规模量产的基础上，在2024年至2025年随着VR、AR的爆发，实现大规模定制，实现高速增长。”我们的目标是建立以自研芯片为核心的全芯片智能感知服务平台！“他表示。

高性能汽车中间件正加速发展

• 博世创投首次投资中国汽车中间件公司

• 下一代汽车中间件正在进入规模化量产阶段

• 博世创投将其全球品牌统一为Bosch Ventures

软件工程相比以往任何时候都愈发驱动着汽车领域的创新。该趋势的一个核心推动因素即通过新一代汽车中间件产品实现硬件和软件的解耦，这些中间件产品目前正加速进入汽车规模化量产阶段。博世集团的企业风险投资实体罗伯特·博世风险投资公司（以下简称“博世创投”）完成了对AutoCore.ai的投资。AutoCore.ai成立于2018年，目前已发展成为一家优秀的高性能汽车中间件供应商，过去几年中在业务进展、客户群体、产品及能力等方面都有显著增长。

除了该投资，博世创投还宣布未来将其品牌统一为Bosch Ventures（此前为Robert Bosch Venture Capital），以增强其与博世集团的联系。 除了品牌之外，其他方面并无变化：作为欧洲最大的企业投资者之一，博世创投不仅提供资金，还为初创企业提供行业专家支持，以及从超过135年的商业活动中所获得的产业与制造领域的洞见。

汽车价值链的创新创业公司

基于AutoCore.OS软件平台，AutoCore.ai为汽车客户提供中间件产品，例如下一代网络解决方案AutoCore.COMM。首款AutoCore.ai软件产品已经获得ISO26262最高功能安全等级ASILD产品认证。公司已与多家主流芯片厂商达成战略合作，产品应用于多家OEM和Tier1量产项目。

AutoCore.ai还将利用与博世旗下实体公司及合作伙伴的合作机会，从战略上受益于博世强大的软件定义汽车网络和社区。

“我们相信AutoCore.ai将代表中国优秀创新企业，成为国际汽车供应链上备受青睐的专家。”博世创投合伙人蒋红权博士表示。

AutoCore.ai创始人兼董事长张旸博士表示：“我们很高兴我们的辛勤工作和坚定不移的精神得到了广大客户的认可，也很高兴博世创投加入我们的旅程。我们期待未来在全球舞台上的紧密合作。”

该投资由博世创投和博原资本领投，老股东高瓴创投 (GL Ventures) 持续跟投。

关于博世创业投资有限公司

隶属于全球领先的技术与服务供应商博世集团，博世创业投资有限公司（博世创投）作为技术投资者，在全球范围内寻找处于各个发展阶段的创新型初创企业，主要集中在与博世目前及未来业务相关的领域，如自动化和电气化、能源效率、赋能技术和医疗系统，以及这些领域相关的服务和商业模式。此外，博世创投还通过“开放博世（Open Bosch）”项目实现博世与初创企业的共同创新。

有关博世创投的更多信息，请访问：www.rbvc.com。

博世集团是世界领先的技术及服务供应商。博世集团约421000名员工（截至2022年12月31日）。2022财年创造了882亿欧元的销售额。博世业务划分为4个领域，涵盖汽车与智能交通技术、工业技术、消费品以及能源与建筑技术。作为全球领先的物联网供应商，博世为智能家居、工业4.0和互联交通提供创新的解决方案，旨在打造可持续、安全和轻松的未来出行愿景。博世运用其在传感器技术、软件和服务领域的专知，以及自身的云平台，为客户提供整合式跨领域的互联解决方案。利用带有人工智能（AI）功能或在开发和生产过程中运用人工智能技术的产品和解决方案，推进互联生活。通过产品和服务，博世为人们提供创新有益的解决方案，从而提高他们的生活质量。凭借其创新科技，博世在世界范围内践行“科技成就生活之美”的承诺。集团包括罗伯特 • 博世有限公司及其遍布超60个国家的约470家分公司和区域性公司。如果将其销售和服务伙伴计算在内，博世的业务几乎遍及全世界每一个国家。博世集团于2020年第一季度在全球400多个业务所在地实现了碳中和。博世的长远健康发展建立在创新实力上。博世的研发网络拥有约85500名研发人员，其中有近44000名软件工程师，遍布全球136个国家和地区。

公司是由罗伯特•博世(1861-1942)于1886年在斯图加特创立，当时名为“精密机械和电气工程车间”。博世集团独特的所有权形式保证了其财务独立和企业发展的自主性，使集团能够进行长期战略规划和前瞻性投资以确保其未来发展。慈善性质的罗伯特•博世基金会拥有罗伯特•博世有限公司94%的股权，其余股份则分属于罗伯特•博世有限公司和博世家族拥有的公司。多数投票权由罗伯特•博世工业信托公司负责。该信托公司也行使企业所有权职能。

有关博世的更多信息，请访问：www.bosch.com, www.iot.bosch.com, www.bosch-press.com, www.twitter.com/BoschPresse.