教学课程资源库 更多>>

摘要： 摘要：论文主题：电子学、电信技术、电力工程、计算机技术、自动化控制、仪器仪表、材料学、电光学、智能制造、智能建筑、智能汽车、能源管理、工业经济、科学管理、教学实践。栏目：市场分析、研究与设计、工艺与制造、创新应用。投稿邮箱：appic@***，微信：17717632153。《集成电路应用》杂志国内统一连续出版物号：CN31-1325/TN；国际标准连续出版物号：ISSN1674-2583。1984年创刊，国家级中文学术期刊。

关键词： 锁相环   电荷泵   相位噪声   抖动  

摘要： 随着信息时代的迅速发展,无线通信技术的应用越来越广泛,因此对时钟信号的要求也越来越高。锁相环由于能够提供高性能的时钟信号,并且具有低功耗、高集成度等特点而被广泛应用于无线通信技术中,但在不同的应用场合下对锁相环性能指标会有不同的要求,因此,锁相环的设计是一个重要的课题。 本文中所设计的锁相环电路是采用0.18μm的TSMC CMOS工艺,被应用于DDR系统当中,它的输入频率范围为25～250 MHz,输出频率范围是200～500 MHz,是一个宽带锁相环。主要的研究内容和设计结果如下: (1)介绍了锁相环的工作原理以及各模块的数学模型和性能指标,并分析了系统的稳定性和相位噪声,最终确定本文设计的锁相环架构为Ⅱ类三阶电荷泵锁相环。其中电荷泵采用双电荷泵电路,在高频时,可以通过配置鉴频鉴相器模块将两个电荷泵均打开,以避免单个电荷泵电流过大导致更严重的时钟馈通效应。此外,该电荷泵的失配电流较小,后仿真结果表明,在0.35～1.45 V电压范围内,TT corner室温下失配电流仅为0.1%。 (2)由TT corner室温下的后仿真结果可知,在模拟电源电压为1.8 V,数字电源电压为0.9 V的条件下,当输入频率为25 MHz、输出频率为200 MHz时,压控振荡器的相位噪声为-98 d Bc/Hz@1 MHz,锁定时间为4μs,抖动为11.18 ps;当输入频率为250 MHz、输出频率为500 MHz时,压控振荡器的相位噪声为-100 d Bc/Hz@1 MHz,锁定时间为5μs,抖动为6.276 ps,均能够满足设计指标。

关键词： LYSO   BGO   SiPM   通道复用   位置解码  

摘要： 闪烁晶体探测器读出电子学的一大难点是将来自探测器的大量通道信号同时读出。本论文旨在研究适用于LYSO/BGO双叠层闪烁晶体探测器的高复用比硅光电倍增管(Silicon photomultiplier,SiPM)通道复用电路,论文中我们设计了两种通道复用电路。 第一种通道复用电路实现的功能是将1片SiPM阵列的64个通道信号复用为4通道输出。通道复用电路包含行列求和、信号放大以及位置编码电路。行列求和电路中电阻的阻值对探测器的性能有着及其重要的影响,本文中搭建LYSO大晶体阵列与SiPM阵列一比一耦合的探测器实验平台,分析三种阻值(50Ω、220Ω和1kΩ)对探测器性能的影响。三种阻值探测器性能对比,行列求和电路中电阻值为1kΩ时探测器的能量和位置性能最佳。将1kΩ电阻值通道复用电路应用于LYSO/BGO双叠层闪烁晶体探测器中,使用延迟电荷积分法实现LYSO和BGO事件的分离,分离之后的LYSO和BGO均具有较好的位置解码能力。 第二种通道复用电路实现的功能是将4片SiPM阵列的256个通道信号复用为4通道输出。与第一种通道复用电路的区别在于,行列求和电路中同时使用SiPM的阴、阳极输出,大量减少了电路中无源元件的使用。首先通过LYSO大晶体阵列验证方案的可行性,实验中,使用4片SiPM阵列与4个LYSO晶体阵列一比一耦合,对数据采集系统保存的数据进行处理,得到较为清晰的256个位置定位点,初步验证通道复用电路的复用功能。在单个探头的LYSO/BGO双叠层闪烁晶体探测器中使用此通道复用电路,运用衰减时间法将两个叠层事件分离,得到分离之后的LYSO和BGO位置解码图。从图中分析,对于单个探头的双叠层闪烁晶体探测器,使用通道复用电路后,其位置解码能力符合期望。 通过本论文的研究,两种通道复用电路在实现符合预期的位置解码能力的同时分别实现了16倍和64倍的高复用比,验证了论文中设计的两种通道复用电路在目标探测器中应用的可行性,实现了目标探测器高复用比通道复用电路的研发,为LYSO/BGO双叠层闪烁晶体探测器的应用提供了新的可行的电子学读出方案。

关键词： 可见/短波红外双光谱   PWM数字像素   线性化算法   行为级建模仿真  

摘要： 随着科学技术的发展,光电探测技术已融入到各个领域,促使着现代光电探测器向着双光谱、数字化甚至是智能化的方向发展。传统的双光谱探测器是通过分光系统和两套传感器分别对目标进行成像并融合,存在时空配准误差。而双光谱像素级融合可以从根源上避免配准问题。模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)是数字化电路的核心模块。像素级ADC使像素单元开发灵活度更高,可以快速重构不同排布的阵列,使得实现双光谱像素级融合更加容易。同时得益于像素级ADC便于实现快照式曝光的优点,可以避免卷帘式曝光带来的“果冻效应”,并实现高帧频读出。并且数字像素还是发展焦平面智能化的技术基础。因此,研究双光谱探测器像素级数字化电路,对于实现高性能的光电探测器具有重要意义。 本文基于脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)型数字像素,设计了用于可见光/短波红外双光谱融合的像素级数字化电路。具体研究如下: (1)双光谱像素级数字化电路总体方案设计 针对PWM型数字像素弱光探测能力弱的缺陷,本文以斜坡信号作为比较器参考电压,使任意光电流都能够产生有效的脉冲宽度。采用多通道位串行的读出方式,减少了像素内存储器与信号线连接数量,缓解了面积与布线压力。 (2)线性化算法推导与分析 针对PWM型数字像素的非线性转换问题,本文设计了三种线性化算法以及实现线性化的电路结构,并分析了三种线性化算法额外引入的非理想效应的影响。 (3)行为级建模仿真 为快速验证所设计的方案的有效性,本文对所设计的电路总体方案与线性化算法进行了行为级建模与仿真,验证了可变计数线性化算法与阶梯式线性化算法的有效性,两种线性化算法均可以实现线性的10bits模数转换。 (4)双光谱像素级数字化电路设计与仿真 本文采用SMIC 0.18μm的CMOS工艺完成了比较器、锁存器、计数器等关键模块的设计,并基于Virtuoso完成了整体电路的仿真与验证。本文设计的双光谱探测器像素级数字化电路,结构简单,单个像素级电路的功耗为1.8504μW,模数转换曲线的非线性误差为0.35%,本文设计的电路能够完成10bits的线性模数转换,在四个像元共用一套像素电路下,数字像素电路版图面积为32μm×32μm。

摘要： ~~

关键词： 无线传感器节点   压电能量收集   接口电路   最大功率跟踪   分数开路电压法  

摘要： 无线通信技术和传感技术的相互推进使得无线传感器网络的应用愈发广泛,由于网络中一些无线传感器的安装位置偏远,难以通过人为更换电池的方式实现持续供电,为此,解决无线传感器节点(Wireless sensor nodes,WSNs)供能持续性问题成为热点话题。环境中蕴含着无尽的能量,例如振动能,如能实现能源的“就地取材”,无线传感器节点的供电问题则可以得到有效解决。压电能量收集(Piezoelectric energy harvesting,PEH)技术以其能量来源广泛,原理和结构简单,机电耦合特性好等优势引起研究人员的广泛关注。作为能量从压电能量收集装置流向负载的通道,压电能量收集电路不仅可以实现压电能量收集装置输出的交流电向电子设备所需的直流电的转化,还在提升能量收集效率等方面具有重要作用。 本文围绕接口电路技术与最大功率跟踪技术(Maximum power point tracking,MPPT)相结合以提高压电能量收集电路输出功率的方法展开研究。论文主要工作有以下几个方面: (1)压电能量收集技术发展现状介绍及压电能量收集基础理论研究 介绍了包括压电能量收集装置、接口电路技术以及最大功率跟踪技术在内的压电能量集技术的发展现状;通过研究压电材料的相关特性,建立了压电材料在悬臂梁结构下的机电耦合模型,推导出悬臂梁结构下的压电方程。经对比四种典型的接口电路证明,串联同步开关电感电路具有最佳负载下输出功率高的特点。 (2)分数开路电压法最大功率跟踪的改进以及压电能量收集电路的设计 对传统的分数开路电压(Fractional open circuit voltage,FOCV)方法进行理论分析,验证该方法在串联同步开关电感电路中的适用性,并针对串联同步开关电感电路的运行特性对传统的分数开路电压法加以改进,转移了该方法实现最大功率跟踪的关键参考量,避免使用该方法带来的供电中断问题。引入一种自供能的串联同步开关电感电路,并在其基础上根据所提出的改进的分数开路电压法设计了一种基于改进的FOCV方法的自供能串联同步开关电感电路,该电路在解决串联同步开关电感电路负载依赖性的同时保证了供电的持续性,有效提高了压电能量收集电路的输出功率。对于所设计的压电能量收集电路的各子模块电路,进行了相关特性及功能的仿真验证。 (3)压电能量收集电路的实验验证 制作典型的悬臂梁式压电能量收集装置并搭建了压电能量收集电路的实验平台。依据实验测试流程,分别对改进的分数开路电压法的可行性、所设计的压电能量收集电路的输出功率优化能力及其最大功率跟踪效率进行试验验证。结果表明:改进的分数开路电压方法具有可行性,可使S-SSHI电路准确工作在最大功率点附近,根据该方法所设计的压电能量收集电路可在非最佳负载时大幅提高电路的输出功率。在较强的环境激励条件下,该电路皆可实现高效的最大功率跟踪,实验中最大功率跟踪效率可达98%。

关键词： 单相H6桥   无功控制   SPWM波   逆变电路  

摘要： 本文介绍一种非隔离型单相逆变器的无功控制方法，逆变器采用单相H6桥逆变电路，利用规则采样法调制SPWM波驱动功率开关管，实现非隔离型单相并网逆变器滞后无功控制和超前无功控制，研究表明，逆变器输出无功功率对抑制电网电压的波动具有直接作用，从而提高电网电能质量，采用改进的单极性调制SPWM波，控制单相H6桥逆变电路的驱动功率开关管，减小了功率开关的损耗，使得逆变器输出的电流波形THD变小。