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摘要： 同学们初识电学,由于知识本身较抽象,且同学们缺乏建构模型的意识,因此做题时容易找不到切入点,感觉学起来很困难.解决电路问题的关键是找准电流方向,准确识别电路的连接方式,画出串、并联电路的模型图.下面李老师从画电路图、连接实物图和设计电路图三方面讲解如何解决电路问题.

关键词： 多脉波AC-DC变换器   注入电流   谐波抑制   电能质量  

摘要： 为了减少AC-DC变换器对电网造成的谐波污染,多脉波AC-DC变换技术常常被作为抑制AC-DC变换器输入电流谐波的重要手段之一。在常规多脉波AC-DC变换器中,12脉波AC-DC变换器结构较为简单且成本较低,被广泛用于大功率电能变换场合,但其在单独使用时产生的谐波含量仍然较高。因此,本文以基于Zig-zag移相变压器的串联型12脉波AC-DC变换器为基础,围绕其直流侧谐波抑制方法展开研究,并设计相应的辅助电路,从而减少AC-DC变换器产生的输入电流谐波。 分析了当直流侧具有阻性注入电流时,串联型12脉波AC-DC变换器中整流桥输出电流连续和断续情况下注入电流对AC-DC变换器输入输出特性的影响。分析发现,在整流桥输出电流连续条件下,注入电流对AC-DC变换器输入电流的谐波有明显的抑制作用,并存在对其谐波抑制效果最好的最优阻性注入电流,此时注入电流对AC-DC变换器的输出电压无影响;在整流桥输出电流断续条件下,注入电流对输入电流的谐波仍有着一定的抑制效果,同时对AC-DC变换器输出电压的脉动也存在一定的改善效果。分析结果为12脉波AC-DC变换器的直流侧谐波抑制方法的研究提供了理论基础。 为了降低12脉波AC-DC变换器输入电流的谐波含量,以注入电流对12脉波AC-DC变换器的影响规律为理论基础,设计了两种通过无源器件形成注入电流的方法,并提出了两种无源脉波倍增辅助电路:串联型无源脉波倍增辅助电路和并联型无源脉波倍增辅助电路,从而得到了两种串联型24脉波AC-DC变换器。对两种24脉波AC-DC变换器的工作模态进行了分析,得到了当AC-DC变换器输入电流THD最小时辅助电路的最优参数。在最优参数下,对辅助电路中的磁性器件的容量和辅助二极管的电压和电流等级进行了分析,为辅助电路的设计提供了参考。将得到的两种辅助电路进行比较,明确了两种方案的各自特点。通过仿真验证了提出的两种辅助电路的效果。 为进一步减少AC-DC变换器产生的谐波含量,结合上面两种无源脉波倍增辅助电路的特点和它们形成注入电流的方式,提出了一种谐波抑制能力更强的无源辅助电路:无源脉波三倍增辅助电路,得到了一种串联型36脉波AC-DC变换器。对得到的36脉波AC-DC变换器的工作模态进行了分析,计算了最优的辅助单相变压器的匝比,并分析了辅助电路的容量和其中辅助整流器件的电压电流等级。通过仿真验证了提出的36脉波AC-DC变换器的效果。 为了在AC-DC变换器的直流侧提取最优阻性注入电流,对有源三角波辅助电路进行了设计,并给出了有源方案的硬件电路设计和软件程序流程图。搭建了一台功率为1.5k W的实验样机,分别在额定条件下、不同负载电流条件下和负载突变条件下对实验样机进行了测试。实验结果验证了有源方案的有效性和最优阻性注入电流对AC-DC变换器输入电流谐波的抑制效果。

关键词： 忆阻   类脑智能   时序记忆   双通道记忆   情感演化   情绪习惯化  

摘要： 近年来,受到大脑工作机制的启发,类脑智能的发展越来越迅速。通过类脑智能硬件电路来实现情感和记忆功能已经成为了新的研究热点。忆阻作为一种新型的纳米级器件,具有阻值可变性、非易失性、功耗低、集成度高等优势。利用忆阻来构建类脑智能硬件电路能够显著提高电路的性能和效率。本文设计了基于忆阻的类脑记忆和情感演化电路,实现了双通道记忆、时序记忆、情感演化和情绪习惯化等功能。主要内容如下: 针对忆阻类脑记忆电路中只能通过单一通道来记忆外部信息的问题,引入了双通道记忆和时序记忆的概念,设计了一种能够实现双通道记忆和时序记忆的忆阻类脑智能电路。该电路由双通道记忆模块、时序记忆模块、反馈模块和回忆模块所组成,实现了长短时记忆、双通道记忆、时序记忆、回忆和时序判断等功能。基于忆阻的双通道记忆和时序记忆电路成功复现了生物大脑的双通道记忆和时序记忆机制,为后续通过硬件电路实现类脑记忆提供了一些思路。 针对忆阻类脑情感电路中只考虑了情感的生成过程,而忽略了情感的演化的问题,设计了一种能够实现情感演化的忆阻类脑智能电路。所设计的电路主要由信号处理模块、逻辑选择模块、情感生成模块、性格模块和情感表达模块组成。该电路模拟了情感的生成和演化过程以及不同性格特征下情感的衰退过程,并在PAD三维情感空间中实现了情感的表达。基于忆阻的情感演化电路成功复现了人脑中复杂的情感变化过程,为人工情感的发展提供了一些参考。 针对忆阻类脑电路只单独实现了习惯化或情绪功能,而忽略了情绪刺激下习惯化形成的问题,设计了一种可以实现情绪习惯化忆阻电路。所设计的电路由习惯化模块、情绪控制模块、情境控制模块和泛化模块组成,实现了习惯化、去习惯化、情绪习惯化、习惯化的情境依赖性和习惯化的泛化功能。基于忆阻的情绪习惯化电路将情感与习惯化结合,成功复现了生物体受到不同情绪刺激下的习惯化行为,为大规模类脑智能电路的构建提供了一些方法。 本文用忆阻作为核心器件,设计了双通道记忆和时序记忆忆阻电路、情感演化忆阻电路、情绪习惯化忆阻电路。用硬件电路的方式实现了类脑记忆和情感演化的相关功能,为忆阻在类脑智能领域的发展提供了参考。

关键词： 模块电源   功率密度   交错并联   体积   转换效率  

摘要： 随着医疗、军事、工业等行业的快速发展,对电源的性能追求越来越高,对模块电源的需求也越来越多。同时,业界对模块电源的性能指标要求也越来越高,如开关频率、功率密度、模块体积、转换效率、低压大电流等。对于模块电源,体积和效率是重要的设计指标。体积小,模块电源应用场景越多,集成化程度越高。效率高,模块电源转换的热量就会减少,功率密度就会提高。近几年,许多研究者通过减小器件的封装尺寸,器件的布局来减小模块电源的体积,通过改变电路的拓扑结构来提高转换效率。在模块电源小型化研究中,将逻辑控制部分和功率元件集成在同一芯片上的方法是研究的热点。 本论文与研究所的项目相结合,通过将变换器的逻辑控制部分和功率元件集成在同一块芯片内部来缩小模块电源的体积。针对市场对模块电源宽输入电压范围、低压大电流的应用场景需求,本文选择交错并联Buck拓扑结构作为芯片的主电路结构。 本文首先对单级Buck拓扑基本原理分析以及功率级建模仿真分析电路性能,接着对峰值电流模控制的交错Buck电路原理分析以及功率级建模仿真设计补偿和保护电路。根据电路的结构和性能分析,指引芯片的SOC设计和内部模块电路的设计,把逻辑控制部分和功率元件部分集成在芯片内部,进而缩小模块电源的体积。针对芯片内部子电路,设计基准和稳压电路,为芯片内部稳定工作提供保障;设计放大倍数较高的误差放大电路可以实现对电压和电流的精确控制;设计补偿电路防止电路出现次谐波振荡的问题,为模块电源的可靠性奠定了基础。 为了进一步提高输出电流,两路Buck电路并联均流输出。为了缩小模块电源体积,把外围补偿电路、反馈电路、输入及输出电路的元器件都高度集成在一起。由于开关管和电感无法集成在芯片内部,与外围器件一起布局。在模块电源基板的绘制过程中,器件和走线的合理分布,一方面缩小电源模块体积,另一方面避免器件之间相互干扰,增强模块的散热性能,提高模块的可靠性。 基于上述设计,设计了一个电源模块的验证板,并通过实验设备测试来验证各项参数设计的合理性。通过测试结果说明该电源模块在12V稳定电压输入时,输出3.3V稳定电压和3A的稳定电流,峰值转换效率高达94%。

关键词： 柔性电子   可拉伸电路   电流体打印   液态金属   导电油墨  

摘要： 柔性电子作为一种新兴的电子技术,克服了传统硅基电子器件机械稳定性和柔韧性的性能局限,其产品包括柔性电路板、柔性传感器、柔性显示器等,已经在航空、医疗、科研等领域都有了广泛的应用。然而,制备高效、可靠的柔性电子产品仍然面临着诸多障碍。传统的光刻、电子刻等制备工艺虽然具有很高的制备精度,但是由于其只适用于刚性基底的限制,所制造器件的拉伸弯曲性能会大打折扣。此外,碳纳米管、石墨烯等柔性电子材料的合成与处理过程较为复杂,而且它们较差的机械强度和稳定性也限制了柔性器件的性能。因此,开发一种高效率制造高精度柔性结构的方案是很必要的。 本文以聚合物溶液为对象,研究了电流体打印过程中各种工艺参数对于打印质量的影响规律。使用超声处理的方法合成了液态金属微米颗粒与纳米颗粒相连接的导电溶液,结合聚合物的强韧性、高粘度等优秀特性,创新性地配制了适用于电流体打印技术的液态金属导电油墨并制备了柔性导电电路,该柔性电路在拉伸导电性和机械稳定性方面都表现出了卓越的性能。 首先,本文介绍了电流体打印的原理与工作模式,分别搭建了空气和惰性气体氛围的电流体打印平台,前者适用于完成高速度、高精度的打印任务,后者在氮气手套箱中搭建,适用于完成在空气中易发生变性的药品的打印工作。打印平台具备1.28pL/min的溶液供给速率,0.5μm的重复定位精度、高达600倍放大倍数的摄像系统以及1V/30000V电压的输出精度。然后,基于已搭建的打印平台系统分析了电压、基板移动速度、工作距离、油墨的粘度、表面张力以及电导率等因素对电流体打印质量的影响规律。基于所总结的规律,针对镓基液态金属粘度小和表面张力过大等问题,将液态金属很好的融入到PEO溶液中,配制了契合于电流体打印技术的液态金属油墨,解决了液态金属的电流体打印难点问题。以具有强拉伸性的TPU材料作为基底,打印出了具备良好性能的柔性导电电路,实现了柔性可拉伸发光电路的制备,可支撑微型LED灯泡长时间稳定运行。最后,对电路的电学性能、柔性、机械稳定性以及环境稳定性进行了测试,测得电导率为2.3×10～6S/m,在大拉伸倍数(700%)的条件下电学性能仍然稳定,且在200次拉伸恢复和扭转、刮擦的过程后,电学性能并未下降。该工作为电流体打印技术在液态金属柔性电路中的应用奠定了基础,体现了电流体打印制造液态金属柔性电路的潜力。

关键词： 隔离LVDS接口   变压器隔离   脉冲极性   LVDS驱动器  

摘要： 随着电子技术的不断发展,电子设备对高数据传输速率的需求急剧增长,同时对高速接口的安全性和可靠性也愈发重视,因此业界将电气隔离技术引入到高速接口中实现隔离接口,在传输高速率信号的同时保护系统免受外部电涌、静电放电等因素的干扰,保证传输数据的质量和鲁棒性。由此,高速隔离式LVDS(Low Voltage Differential Signaling)接口成为隔离接口的重要发展方向。 本文对隔离式LVDS接口进行了分析和研究。首先,研究了LVDS接口的基本原理、协议标准及电路结构;然后研究了隔离技术的实现方式,论述了使用变压器隔离的理论依据;之后重点分析了各种变压器隔离的架构,确定使用脉冲极性架构的变压器隔离器,进而设计了隔离式LVDS接口的系统架构。LVDS接口电路设计中,为了弥补信号在传输中高频分量的损失,本文分别在LVDS驱动器和接收电路中设计了预加重电路和均衡器电路,用以提高信号的质量;为了保持LVDS输出信号的共模电平稳定,本文设计了共模反馈电路和基准电压产生电路,将共模电平稳定在精准的参考电压上。隔离器电路的设计中,为了减小传输延时,采取改良的脉冲极性发送端电路,省去了脉冲提取电路以降低时延;此外本文还设计了变压器接收端电路用以为变压器传来的正负脉冲信号提供直流工作点,进而对脉冲的极性进行区分和识别。 本文采用0.18μm的CMOS工艺,完成了基于片上变压器的隔离式LVDS接口的电路设计及仿真验证。该电路可以在1.8V的工作电压下,接收和发送低压差分信号,实现最高2.5Gbps的数据传输速率的信号传输看,系统的传输延时约为1ns,2.5Gbps工作下整体功耗为126m A。

关键词： 集成电路   产业政策   政策执行模型   问题研究  

摘要： 集成电路产业作为国家综合实力的重要指标,不仅在全球城市间的科技竞争中占据关键地位,更是国家安全与经济社会发展的基石。中国长期依赖芯片进口,使得整个产业发展处于相对落后状态,导致其集成电路技术与国际先进水平相比存在显著差距。特别是在中美贸易紧张背景下,“缺芯少魂”的问题日益严峻,严重制约了中国科技发展的步伐,也使得国内集成电路企业开启并加速了国产替代的步伐。在这一背景下,加速集成电路产业的发展成为中国科技发展的关键,制定的核心,中央政府和国务院进一步加强了对集成电路产业的培育和布局,进一步强调制造强国的重要性,先后多次出台政策鼓励发展。成都市作为中国西南地区的经济中心,凭借其深厚的产业基础集成电路产业迅速发展,成为中国西南地区乃至全国集成电路产业的重要力量。为促进该产业的进一步发展,成都市政府出台了一系列支持政策。 为此,本研究对成都市集成电路产业政策的执行现状进行了深入分析。首先,通过文献研究法,对国内外文献进行整理与分析,梳理了成都市集成电路产业发展情况,并通过问卷调查法和访谈法对成都市集成电路政策相关的利益群体进行了实证调查,深入了解政策执行的实际情况。结合市场失灵、政策功能理论进行了综合分析。基于政策执行理论,构建了包括“政策文本、执行机构、目标群体、政策环境”在内的四维分析框架,以全面评估成都市集成电路产业政策的执行中存在的问题。并进一步提出对策与建议。 研究发现,成都市集成电路产业政策再执行过程中出现了如政策文本制定缺乏针对性、执行机构申报流程繁琐、宣传与解读方式较为单一、政策目标群体的监督和评估机制不健全、政策环境缺乏系统规划等问题,这些问题影响了政策执行的效果。在分析中发现的问题基础上,有针对性地提出了一系列对策与建议,如加强政策文本的覆盖性、可针对性,提升政策执行机构的服务平台、提升政策执行效率,强化政策目标群体对政策的有效监督,完善产业政策环境、打造产业集群,使成都市集成电路产业政策的执行其更加高效和有效。本研究旨在为成都市乃至全国集成电路产业政策的执行提供借鉴和参考,同时为中国集成电路产业政策的执行提供新的思路和方向,推动中国集成电路产业的健康和快速发展。