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关键词： 带隙基准   电阻修调   运算放大器   轨到轨输入输出  

摘要： 雷达T/R组件的核心功能在于高效地将微波信号进行发射与接收,其内部的功率放大器是实现这一功能的关键部件。其中,栅极偏置电压作为控制放大器工作状态的重要参数,对其性能有着决定性影响,所以研发一款能够适应雷达T/R组件特殊需求的高精度可修调电压源芯片成为亟待解决的问题。 本文设计的芯片主要用于雷达T/R组件中Ga As、Ga N类放大器的栅压偏置,采用华虹0.35μm BCD工艺,要求在-5V电源电压下可产生-1.8 V至-2.6 V(步进200m V)的输出电压。输出电压在25℃时误差小于1%,在-55℃至125℃温度范围内变化小于20 m V,并可针对不同工艺角进行修调校正。 本文首先介绍电源芯片中所含的基准源、trim修调和主环路输出三个模块的发展历程和现阶段研究进展,在对论文的内容安排进行阐述后,系统讲解了电压源电路中所涉及的基础理论。其中,基准源模块重点阐述了基准电压源的常见分类,在对各类型的基准源优缺点作比较后选择了带隙基准源作为本次电压产生模块的主架构。之后介绍了常用的trim修调方式,并选择电阻修调法作为本次设计的最优方法。最后对主环路输出模块的核心轨到轨输入输出运算放大器进行了理论基础分析。 后续采用华虹0.35μm BCD工艺进行芯片电路的具体设计,基于Cadence virtuoso软件分模块一一进行设计并给出仿真结果。基准模块采用带隙基准源结构,在保证其中的二级运放的环路稳定和具有适当增益的同时,引入启动电路让基准源可以摆脱非工作简并点正常工作。为了方便流片后的批量修调,本文创新了一种trim方式,由译码器、转换开关和电阻串组成数控阵列,通过制定对应的trim码极大简化了修调流程,仿真后发现修调过的电压电流误差明显减小,可用于后级主环路中运放的输入和偏置。主环路由轨到轨输入AB类推挽输出运放和电阻阵列构成,根据运放的虚短虚断特点,电阻串在反馈回路上产生分压,实现输出各路不同电压的功能。 最后就芯片版图设计流程及设计时所需考虑因素进行总结归纳。完成电源芯片的版图绘制后送去流片,回片后经过测试,芯片达到要求,流片成功。本次设计在研制芯片获得成品的同时还验证了两个新技术:1、基准批生产修调技术;2、低功耗推挽放大器技术。以上技术在模拟类、电源类芯片中应用广泛。

摘要： 坚持“以学生发展为中心、面向产出、持续改进”的OBE教学理念，充分利用线上线下混合式“翻转课堂”教学模式，以数据为驱动，以知识图谱为载体，开展《电路分析》课程创新教学，以多维评价引领学生实现自我成长。《电路分析》课程是电气、电子信息类专业本科生接触的第一门专业基础必修课，是引领学生进入工程技术领域的先导课程。从应用技术型本科生培养的目标看，本课程主要培养学生掌握电路分析的基本原理和方法，并能灵活运用相关知识、方法和工具对本专业的工程问题进行建模、分析，开发、设计相关电路，能够通过查阅文献分析对比复杂工程问题，并提供合适的可行解决方案。

关键词： 学科核心素养   高中物理习题教学   习题设计  

摘要： 随着我国社会经济、科技的不断发展,教育部在2017年修订的《普通高中物理课程标准》中基于物理学科的本质提出了物理学科的核心素养,标准引导着各级学校以及教师围绕核心素养进行课程改革。2021年,教育部又发布了《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》的文件,强调要全面贯彻党的教育方针,落实立德树人的根本任务,促进学生全面发展、健康成长,要求全面压减作业总量和时长,减轻学生过重作业负担。 物理习题教学是高中物理课程的重要组成部分,习题教学能够深化学生对于物理知识的认知,重视运用物理知识解决实际问题,对于学生的学科核心素养的提升至关重要。但迫于高考的压力以及纸质化试卷的评价方式等因素影响,传统的习题教学更多地偏向于解题技巧的训练,学生掌握的只是解题的方法和技巧,而学科核心素养的培养没有得到重视。二者的差别在于,掌握解题的技巧只能够使学生“知其然”,而不能让学生“知其所以然”,学生只是机械、被动地接受教师教授的内容,缺乏自身的思考,并没有将其内化为自己的理解,在面临类似的情境时,难以做到有效的知识迁移。因此,要想使学生的学科核心素养得到有效提升,就要改变传统的习题教学,本文基于此做出了习题教学的探究和实践。 首先,通过查阅有关习题设计与教学的文献,总结前人的经验与研究的不足之处,发掘本研究的研究内容与创新点。然后,通过问卷调查与访谈的方法,对教育实习所在班级学生的核心素养发展现状以及教师习题教学现状进行分析,发现在习题教学中培养学生学科核心素养的不足之处。紧接着,针对在问卷调查和访谈中发现的问题,结合教育心理学理论和物理学科知识的特点优化设计习题教学,包括习题的编制和习题教学设计。最后,通过对照实验的方式,在实施习题教学后,对两个班级的学生的能力水平进行定量分析,得出结论。 本研究发现,在现有的习题教学中,教师不太注重习题的选择与设计,导致学生的学业负担较重,习题教学的效果不理想。通过本研究的实践,证明了通过设计适合学习提升核心素养的习题,能够在减轻学生学业负担的同时,更加高效地培养学生的核心素养,为习题设计的研究与习题教学实践提供了有价值的参考。

关键词： 量子计算   变分量子算法   噪声中等规模量子时代   神经网络  

摘要： 在噪声中等规模量子(NISQ)时代,大规模的量子纠错仍旧是无法实现的。这是因为量子门操作的准确性不可避免地会受到噪声的影响,导致每个门操作发生错误的可能性增加,因此,当门操作数量增加时,量子计算变得愈发不准确。所以可以说在NISQ时期,一个核心问题是如何使用尽可能少的量子门来解决问题。 将量子门操作的数量作为主要考虑因素,变分量子算法(VQAs)受到了最为广泛的关注。VQAs背后的核心思想是构建一个具有参数化量子门的量子电路,并且门参数朝着最小化损失函数值的方向在量子和经典计算的反馈循环中不断优化。通过这种方式,VQAs可以在保持门个数最小的同时解决问题。然而VQAs的成功依赖于其构造的变分波函数的表达能力,即变分波函数所构成的参数空间是否够大从而可以包含更多的目标量子态,只有变分波函数空间足够大的情况下才能保证更多的目标量子态都可以在这个变分波函数空间找到或者达到更高的精度。为了最大化变分波函数的表达能力,目前的研究大多数聚焦在如何设计更优的量子电路上,然而在量子-经典反馈循环策略方面还没有更多的探索。 本文工作提出了一种在基于VQAs的新框架算法,变分量子电路蒙特卡洛(VQCMC)算法。VQCMC算法可以在量子门操作数量保持不变的情况下系统地增加表达能力。与传统VQAs考虑的由确定性的量子电路产生的变分波函数不同的是VQCMC考虑的是一个由随机电路产生的平均变分波函数,并且使用人工神经网络来参数化随机电路的分布函数,通过优化神经网络来找到最佳答案。 VQCMC算法的优势是可以在最大化变分波函数的表达能力和最小化量子电路的计算时间成本之间的进行权衡。给定一个固定的门数量,可以通过增大量子计算时间成本从而系统地增加表达能力。在允许的时间成本足够大时,变分波函数可以以任意精度近似任何量子态。此外,在本文的最后理论地给出了VQCMC算法关于表达能力、量子计算时间成本和量子门操作数量之间的显式关系。

关键词： 数字硅麦克风   读出电路   实时语音降噪   自适应滤波器   硬件实现   ASIC  

摘要： 微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)麦克风是通过MEMS制造工艺将麦克风小型化,并与专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)集成在一起的一种微型麦克风,因其小型化、低功耗、高集成度的特点,成为目前的研究热点,在耳机、助听器、对讲机等小型便携式设备中得到广泛应用。但是,面向此类应用的高质量语音通讯需求需要考虑麦克风自噪、环境噪声两方面的影响。目前已有的MEMS麦克风产品(或称硅麦克风),主要针对自噪进行研究处理,进一步的环境噪声消除则依赖于后续的编解码器(Codec)。而此类便携设备往往要求芯片面积小、功耗低,适用于高质量语音通讯的硅麦克风的硬件电路架构需要进一步优化。 本文面向便携式音频设备市场,基于集成双MEMS传感器的数字硅麦克风结构,充分利用ASIC高集成度优势,以增加较小电路面积等资源开销代价来实现降噪算法,从降低麦克风自噪、降低环境噪声两方面入手,研究降噪算法及电路优化实现: 首先,本文针对硅麦克风的自噪,对单传感器的读出电路进行优化设计,在SigmaDelta模拟调制器后的数字信号处理电路中优化实现抗混叠滤波器、轻量级的均衡器以及Sigma-Delta数字调制器,从而解决硅麦克风频率响应不平的问题、改善信噪比性能;然后,基于双MEMS传感器的数字麦克风结构,本文改进设计了一种由LMS滤波器、NLMS滤波器构成的凸组合自适应滤波器,对MEMS传感器采集的两路音频信号进行处理,实现不同噪声环境下的高质量实时语音降噪。 在完成算法仿真后,本文对降噪算法进行了硬件电路设计。通过功能仿真及FPGA验证可知,本文的降噪电路可以实现79 d B的高信噪比输出以及最高24.89 d B的动态信噪比提升。最后,本文基于TSMC 130 nm CMOS工艺,完成ASIC资源评估,降噪电路总面积为1475638μm2,总功耗为7.77 m W,满足便携式设备的应用需求。

关键词： 印制电路板   分层缺陷   热波雷达成像   图像盲分离  

摘要： 我国的海洋船舶事业蓬勃发展,智能化水平的不断提高,电子设备的作用逐渐凸显,印制电路板在船舶领域的用处也越来越广泛。印制电路板在海上服役过程中,会被高温、高湿、高盐雾等腐蚀环境逐渐侵蚀,会对船员的正常工作造成影响,因此在海洋环境下检测出印制电路板的缺陷具有重要的意义。目前印制电路板的主要检测方式主要有:人工目测、自动光学检测、超声检测、X射线检测、太赫兹成像技术等,随着印制电路板加工工艺逐渐精密化、细致化,且海上环境复杂多变,受噪音的影响较大,会降低检测所得到的结果,所以传统的检测方法可能难以对印制电路板中的缺陷进行准确地判断,从而造成难以估量的代价,因此需要更精密,更准确的检测方式。本文以红外热波雷达成像技术作为检测方法,以海上三防涂覆印制电路板作为对象进行检测,并进行盲分离降噪试验研究。论文的主要工作如下: 首先,分析研究了印制电路板传统的检测方法,并对比出了它们各自的优缺点;分析了红外热波成像检测技术国内外的研究现状和盲分离增强技术的研究现状,确定出研究此课题的意义,确立了本文各章的研究内容和流程路线。 其次,通过有限元仿真方法建立了Chirp热流作用于印制电路板的二维物理模型,然后使用有限元软件对模型中缺陷区域和非缺陷区域中的温度变化情况进行了仿真探索。并针对于Chirp调制参数和电路板缺陷的尺寸参数进行仿真计算,运用Chirp锁相算法提取得到各组仿真结果,通过分析确定了连续线性调频信号参数发生改变后的Chirp锁相幅值和相位的影响与规律。 再次,设计了海上三防涂覆印制电路板试样,选用卤素光作为热源加热电路板上表面,并对热波雷达信号进行了特征提取。对印制电路板分层缺陷通过试验系统进行了试验研究,对特征提取算法的缺陷检测信噪比进行了对比,研究了不同Chirp调制参数与缺陷尺寸对检测结果的影响及规律。 最后,运用降噪算法对加入混合噪声的特征图像进行了降噪处理,通过比较不同算法处理后的特征图像与计算得到的信噪比,选定Tucker分解算法为优化的对象,并构造了需要优化的目标函数。采用优化算法对目标函数进行优化迭代,通过分析比较各优化算法优化的结果,确定了Nelder-Mead算法与粒子群算法在迭代优化中的优势。并将Nelder-Mead算法与粒子群算法相结合,进行快速优化迭代得到最优解,提高了降噪特征图像的成像效果,实现特征图像的盲分离降噪。

关键词： 集成电路企业   研发费用   费用管控   税收优惠  

摘要： 为了促进芯片行业的发展，国家鼓励集成电路行业自主创新、实现快速发展，颁布了一系列税收优惠政策。而研发不仅是企业的核心竞争力，还是申请享受税收优惠政策的关键条件之一，因此对其进行科学的管控十分有必要。基于此，对集成电路企业在研发费用管控过程中容易出现的问题进行分析，并提出提高管控质量、降低相关风险的建议，如建立健全管理制度，加强人员储备，提高管控人员的综合素质等，以期促进集成电路企业提高研发费用管控效率和水平。