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关键词： 可见/长波红外双光谱   像素级融合   感存算一体   读出电路  

摘要： 随着光电探测技术的不断发展,传统单波段红外探测器已难以满足当前双色或多色探测及片上智能化等前沿需求。在此背景下,可见光/长波红外双光谱探测器的研究尚不完善,现有双光谱融合多依赖深度学习算法;而在像素级模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)架构的读出电路方面,具备高集成度、多功能和存算一体化特性的数字电路研究仍相对不足。因此,开展红外-可见光像素级融合探测器的感存算一体化数字读出电路研究具有重要意义。 双光谱探测器的像素级融合与像素级模数转换器架构的特点不谋而合,两者可以兼容实现读出电路端像素级的数据读出,同时完成像素级双光融合。本文根据以上特点提出四个子像元共用一个模数转换器的宏像元结构,给出了电路的整体设计指标;并围绕该指标制定了数字读出系统整体框架,完成时钟主频及帧频预算,制定了专用的数字化读出模块;借助片上静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)创新性引入片上两点校正及像素级融合等图像算法功能,完成了红外-可见光像素级融合探测器的感存算一体化数字电路系统级架构设计。 在系统架构的指导下,本文使用硬件描述语言完成了读出系统关键模块的设计。数字读出系统主要分为数模交互与时序控制部分,以及片上存算部分:前者负责从像元数据产生到数字化读出的全流程;后者则实现对数据流的非均匀校正、红外与可见数据的片上加权融合,并通过滤波及直方图拉伸进一步优化图像质量。本论文采用测试平台施加激励的方法验证了各个模块的关键信号的正确性,同时对功能仿真完成后的芯片进行逻辑综合与版图物理实现,并对布局布线后网表进行静态时序分析与后仿真验证,结果证明设计合理,时序收敛,各项功能符合架构与设计预期,随后进行流片并制定了芯片测试方案。 本文基于SMIC 0.18μm工艺,设计了一款具有长波红外/可见光双光谱像素级融合探测能力,集成数字像素级读出、片上存算一体化功能的数字电路,像元中心距17μm,阵列大小为640×512。论文内容涵盖从系统架构到子模块设计及仿真验证,再到综合与版图布局布线直至流片的完整流程。实现了帧频120 Hz的片上快照式读出功能,同时具备片上双波段融合功能,片上非均匀性校正功能以及配备标准数字视频接口(Digital Video Port,DVP)输出。

关键词： 联锁驱动采集电路   故障处理   计算机控制  

摘要： 阐述计算机控制技术在联锁驱动采集电路故障处理中的应用。通过对故障诊断与预测、自动化故障处理、远程监控与维护等方面的分析，提出一套基于机器学习、工业通信网络、智能传感等技术的故障处理方案。实际应用案例表明，该方案能够有效提升故障诊断的准确率和处理效率，减少风机停机时间，提高系统可靠性。

关键词： 自电感   轨道电路   电源滤波器   电源线缆  

摘要： 围绕轨道电路设备电源线缆盘绕形成的自电感对其电源滤波器的性能影响问题展开研究。理论分析了电源线缆盘绕形成自电感的机理，建立了该自电感对电源滤波器的影响分析模型，分析了自电感位于电源滤波器不同点位时的影响，并以某型轨道电路电源线缆为例对研究方法进行了验证。结果表明，研究方法可为轨道电路设备电磁兼容性能的设计、实验验证、工程安装、问题整改提供理论依据。

关键词： 发那科   伺服驱动   电路板维修   故障诊断   维修技术  

摘要： 本文针对发那科伺服驱动模块电路板的维修技术进行了深入研究。通过分析电路板的结构和工作原理，探讨了常见故障及其诊断方法，并详细阐述了维修流程和关键技术。研究表明，采用科学的故障诊断方法和规范的维修流程，可以有效提高发那科伺服驱动模块电路板的维修效率和成功率。本文的研究成果对提高伺服驱动系统的可靠性和降低维护成本具有参考意义。

关键词： CMOS图像传感器   超大面阵   高速读出   列并行   负电容电路  

摘要： 针对超大面阵CMOS图像传感器列总线建立时间过长的问题，本文提出了一种高速列总线信号读出方法.该方法基于负电容技术，将负电容电路集成到列级读出电路中，抵消列总线寄生电容对列总线信号建立时间的负面影响.同时，基于动态环路稳定性调节技术，平衡了读出速度与环路稳定性的设计矛盾.本文基于55 nm 1P4M CMOS工艺对提出的高速列总线读出方法完成了详细电路设计和全面仿真验证.在像素尺寸10μm×10μm，尾电流为5μA，列总线输出电压摆幅为1.2 V的设计条件下，列总线信号上升建立时间从1.721μs减少至1.204μs，降低了30.04%.列总线信号下降建立时间从5.780μs降低至2.816μs，降低了51.28%.此外，行固定模式噪声从1.30%降低到0.01%.在1.6 W的功耗下，本文设计的大面阵CMOS图像传感器的帧率和动态范围分别达到了27帧每秒和85 dB，为大面阵高速低功耗CMOS图像传感器的设计提供了一定的理论支撑.

关键词： PVDF   红外传感器   微弱信号处理   成像系统  

摘要： 柔性传感器凭借其独特的性能优势,在多个领域展现出广泛的应用潜力。PVDF(聚偏二氟乙烯)薄膜作为一种高性能柔性聚合物材料,具有优异的机械性能、耐热性以及化学稳定性,是一种理想的柔性敏感材料。本文基于PVDF薄膜的热释电效应,设计了相应的10×10 PVDF阵列成像电路,阵列大小19mm×19mm,每个像素大小为1mm×1mm,中心距为2mm,可以实现对mW级的红外辐射的实时成像。本论文具体研究内容为: (1)实现了PVDF阵列的制备。详细介绍了阵列制备的步骤和使用的材料,通过蒸镀电极和固化导电银浆的方式完成底、顶电极的制作,使用ACF胶实现与PCB板的电气连接。 (2)设计并且验证了成像系统的硬件电路。硬件部分包括敏感元接口、信号调理电路、控制电路、电源电路以及微处理器电路。说明了各电路模块的设计思路及原理,通过仿真验证可行性并分析实物性能指标。最后介绍了PCB布局布线过程中的注意事项。整个模拟信号链的信噪比为40.5dB,第一级跨阻放大器的放大倍数约为10～9倍,底噪约270μV,后续滤波器的信噪比为60.5dB,阶跃响应时间小于50μs,二次放大的倍数为1～200倍可调,最终实现了对pA级电流信号的读取。 (3)开展了基于STM32的热释电成像系统固件程序设计,实现了对硬件电路输出信号的模数转换,设计了移位寄存器驱动程序,设计了精确微秒级延时函数。同时设计了基于Python的上位机程序,通过串口协议实现与单片机的通信,实现了对信号通道的控制以及阵列像素信号的采集、传输、去噪、二值化等操作,最终输出完整的图像或视频。 (4)采用功率为mW量级的808nm红外光源对最终的系统进行实际测试。静态成像下,系统输出图像上的像点位置与激光照射位置一致。动态成像下,系统可实现对激光照射位置的实时跟踪,并且可随时调整图像的去噪阈值和对比度,输出视频的帧率最高10Hz,证实了本文设计的系统可实现对mW级红外辐射的初步成像。 以上工作实现了课题预定目标,为将来大规模热释电传感器阵列的信号读出奠定了良好基础。

关键词： 产学融合   集成电路   卓越工程人才   真问题   全链式培养  

摘要： 根据我国模拟集成电路芯片设计方向人才培养特点与要求，提出产教融合，用“真问题”全链式培养模拟集成电路芯片卓越工程人才的新模式。培养模式围绕我国集成电路芯片产业对创新型工程人才的需求，通过高校教师、产业界技术人员、研究生组成级联式共同体，针对产业需求，建立技术开发委托项目合同，用“真问题”联合研发的方法，使研究生在实战中完成学位课题研究，充分调动了校企双方的积极性。另外研究生通过全国的集成电路创“芯”大赛、集成电路创新创业大赛等增强创新意识和活力。

关键词： 建模思维   电路设计   交叉培养机制   创新能力  

摘要： 阐述为提升大学生解决复杂工程问题的能力,依托电路设计融合建模思维,在电路设计同时使用PIPE软件创建仿真模型,将电路问题转化为建模仿真,从而提供一种新的学习方法和学习思路。