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关键词： 水声应答器   值班电路   国产化电路   低功耗电路  

摘要： 水声应答器在水声定位领域发挥着重要的作用,应答器作为水下设备需要配合水面设备对水下目标进行导航定位,结束工作后,需要水声应答器休眠以节省电量,从而提高应答器的续航时间。水声应答器可以通过值班电路控制休眠和工作状态的切换,实现低功耗待机,低功耗往往需要国外嵌入式芯片参与才可以实现,使用国产元器件实现值班电路的设计依然成为提高水声应答器续航的重要研究方向。本文以水声定位系统为背景,基于水声应答器对国产化和低功耗的需求,设计一种控制水声应答器休眠和工作状态切换的国产化低功耗值班电路。本文主要研究内容如下: 首先,针对模拟值班电路唤醒方案和电路结构设计的问题,在经过对唤醒信号形式、信号解调方式、电路类型的对比后,确定了以2FSK信号为唤醒信号的唤醒方案以及低噪声、低功耗、国产化的电路设计指标,并对电路元器件进行性能分析及国产品牌选型。通过对各类模拟电路的工作原理和优缺点对比,选择运算放大电路作为信号放大电路、8阶切比雪夫滤波器作为滤波电路、三极管检波电路作为解调电路、电压比较器加缓冲器作为信号整形电路、555定时器作为单稳态电路、计数器加数值比较器作为频率检测电路、T触发器加继电器作为电源控制电路等。 其次,通过在Multisim和Matlab软件上仿真测试,验证模拟接收电路和数字计数电路能够达到设计指标要求,并进行电路整体功耗的测试。模拟值班电路主要测试内容为放大电路放大增益、滤波电路-3d B带宽、解调输出和信号整形功能;数字计数电路主要测试内容为频率检测及逻辑判断功能、继电器控制大功率电路供电功能、电路功耗,测试结果表明值班电路符合国产化低功耗值班电路的设计指标,可以进行下一步的电路PCB设计以及电路板焊接测试。 最后,完成在Altium Designer软件上设计出模拟值班电路的PCB电路板,将国产元器件焊接在电路板上并在水池中验证值班电路能够达到设计指标要求。测试结果表明,值班电路能够实现控制水声应答器休眠和工作状态切换的功能,元器件全部实现国产化,最小检测声源级为112d B,等效输入噪声为18.9u V,待机功耗为31.3m W,工作功耗为34.4m W,使用24V供电的60Ah电池时,应答器理论待机时长约为1700天,各项参数符合设计指标。

关键词： 有源矩阵有机发光二极管   阈值电压变化   迁移率变化   电压降   有机发光二极管退化  

摘要： 有源矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic Light Emitting Diode,AMOLED)显示技术因其高分辨率、高对比度和快速响应时间等优点等优势备受瞩目。 在AMOLED像素电路中,受工艺限制和长时间应力作用的影响,TFT的阈值电压和迁移率会发生变化。此外,电源线上的寄生电阻会导致电流通过时产生电压降。一方面,阈值电压变化、迁移率变化和电压降都会导致OLED驱动电流不均匀,从而造成AMOLED显示不均匀。另一方面,OLED长时间工作会退化,即OLED的阈值电压会变大,并且其亮度也会下降,从而导致AMOLED显示不均匀。因此,为了提高AMOLED显示质量,需要设计像素补偿电路来补偿阈值电压变化、迁移率变化、电压降和OLED退化。 针对上述问题,本文基于P型低温多晶硅(Low-Temperature Poly Silicon,LTPS)薄膜晶体管(Thin-Film-Transistor,TFT)提出了三种新型的的电压编程型像素补偿电路,研究内容及创新点阐述如下: 设计了一种新型的6T2C像素补偿电路,该电路可以同时补偿阈值电压变化、迁移率变化、电压降和OLED退化。在提取阶段,电路利用二极管连接结构同时提取驱动管阈值电压、电源电压和OLED阈值电压。在数据输入阶段,通过数据线输入低电平数据电压来开启驱动管,使得电路产生一个与迁移率和OLED阈值电压有关的自适应电压。电路仿真结果显示,当阈值电压变化±0.5 V,迁移率变化±30%,电压降变化-0.5 V时,数据电压范围内的电流变化率均低于10%。 设计了一种新型的适用于高分辨率显示的6T2C像素补偿电路,该电路不仅可以同时补偿阈值电压变化、迁移率变化、电压降和OLED退化,还可以避免电源线的高低电平切换,缩短数据电压输入时间,减少扫描线数量,提高补偿效果,可适用于8K4K(7680×4320)超高清显示(UHD)。电路仿真结果显示,当阈值电压变化±0.5 V,迁移率变化±30%,电压降变化-0.5 V时,数据电压范围内的电流变化率均低于8.92%。 设计了一种新型的单一电容的6T1C像素补偿电路,该电路仅使用一个电容,不仅可以同时补偿阈值电压变化、迁移率变化、电压降和OLED退化,还可以减少电路面积,提高开口率。并且,该电路可适用于低帧率智能穿戴设备。电路仿真结果显示,当阈值电压变化±0.5 V,迁移率变化±30%,电压降变化-0.5 V时,数据电压范围内的电流变化率均低于9.16%。

关键词： 部分元等效电路   快速求解   矩阵降阶   并行加速   平面电感  

摘要： 随着芯片技术的快速发展,其复杂性对集成电路设计工具提出了更高要求,特别是随着集成电路特征尺寸缩小至纳米级别,并向三维方向发展,寄生效应的影响日益显著。同时,电子设备间的电磁干扰问题也愈发突出。在数值计算方法中,部分元等效电路(Partial Element Equivalent Circuit,PEEC)法通过融合电路理论和电磁场理论,为电磁场问题提供了有效的电路描述方法。然而,随着问题规模的扩大和求解频率的提高,PEEC电路网络的复杂性和求解效率成为制约其应用的重要因素。因此,本文旨在深入研究PEEC方法的加速技术,主要研究内容如下。 首先,对PEEC的相关理论进行了全面且深入的推导和阐述,考虑了时间延迟因素和介质影响,为后续加速技术研究工作的展开奠定了坚实的理论基础。 对于电位节点间短路电容矩阵的计算,提出了一种简洁的计算方法,有效提高了计算效率。基于此计算方法,通过矩阵变换,有效地降低了PEEC系统矩阵的阶数,不仅简化了求解过程,还避免了电位系数矩阵的求逆过程,从而显著减少了计算时间,降低了对内存资源的需求。 随后研究了PEEC矩阵填充的加速技术,利用PEEC子矩阵中远场耦合的低秩特性,成功应用了MLACA(Multi-Level Adaptive Cross Approximation Algorithm)方法降低了PEEC矩阵的填充时间与所需内存。此外,利用部分电感矩阵部分稀疏性对部分电感矩阵进行了重新排列,使得填充过程更加高效。 然后针对PEEC矩阵方程求解提出了一种创新的快速直接求解器。快速直接求解器基于SMW(Sherman-Morrison-Woodbury)公式和MLACA,通过算例验证发现与LU分解算法相比,快速直接求解器在求解PEEC系统矩阵时展现出显著的优势,随着未知量数量的增加,这种优势变得更加明显。此快速直接求解器对于多激励问题也具有优势。 针对提出的快速直接求解器,进一步探索了多线程并行加速技术的应用,以进一步提升求解效率。由于快速求解器在递归调用过程中,两步递归调用之间的数据互不干扰,这为其并行化处理提供了天然的优势。成功实现了对多个递归调用任务和ACA压缩填充步骤的多线程并行处理,进一步提高了求解效率。 最后对三维平面电感进行了分析,验证了电感集总参数模型的适用范围,并突出了多线程快速直接求解器在处理复杂模型时的优势。

关键词： 集成电路设计   智能穿戴设备   能效优化   低功耗技术   多层封装  

摘要： 随着智能穿戴设备市场的迅速扩张，新型集成电路设计技术的应用与优化成为提升设备性能的关键。本文主要探讨了新型集成电路设计技术在智能穿戴设备中的应用，并针对如何优化这些技术以提升能效、降低成本和增强设备的可穿戴性进行深入分析。通过比较不同的设计方案，评估了集成电路在处理速度、功耗和物理尺寸等方面的表现。研究表明，采用先进的设计和优化策略，如多层封装技术和低功耗操作模式，能显著提高智能穿戴设备的综合性能。此外，本文还探讨了集成电路设计中面临的挑战，包括材料的选择、热管理和长期可靠性问题。

关键词： 集成电路设计企业   价值评估   FCFF模型   B-S模型  

摘要： 随着电子信息技术的快速发展，人们对电子信息产品和服务的需求不断增长，对电子信息产品设计方面的关注度也越来越高。集成电路在许多行业产品中的运用都非常广泛，而这些产品的运行与集成电路设计的产业关联性强，与此同时，我国政府对我国集成电路设计行业的政策支持和产业资本投入的持续增长，增强了我国集成电路设计企业的发展动力，通过合理评估集成电路设计企业的整体价值，能够为其投融资活动的开展提供参考依据，这对集成电路设计行业的长久发展，显得尤为重要。　　本文通过分析传统评估方法评估集成电路设计企业价值存在局限性的基础上，引入实物期权法对集成电路设计企业进行评估并分析其适用性，将集成电路设计企业的整体价值分为现有价值和潜在价值两部分，分别使用FCFF模型计算企业的现有价值，再使用改进的B-S模型计算企业的潜在价值。本文选取了集成电路设计行业中的龙头企业——圣邦微电子股份有限公司（以下简称：圣邦股份）作为案例进行评估，研究发现：　　（1）本文采用的FCFF模型和改进的B-S模型计算集成电路设计企业圣邦股份的现有价值为4904009.78万元，潜在价值为164765.13万元，整体价值合计为5068774.91万元。　　（2）为统一口径，在剔除债务价值后，将股权价值与市场价值进行比较，其评估基准日的股权价值为4979500.91万元，总市值为4961107.65万元，得出股权价值较评估基准日的市值高18393.26万元，由此可以看出圣邦股份的市场价值是被低估的。　　（3）结合B-S模型，将其潜在价值部分考虑在内得出的整体价值能够减少价值的漏损和低估的问题。最终经过进一步计算得出其差异率为0.37%，偏离程度小，表明估值具有一定的合理性和可靠性。这一评估结果能够为后续的研究提供参考价值，为更有效地企业并购、管理决策和发展战略提供合理的估值方案和可靠的理论支持。

关键词： 电池管理芯片   电流检测电路   低压差线性稳压器   可编程增益运算放大器   增量式模数转换器  

摘要： 随着新能源汽车的快速发展,对电池管理芯片中电流检测的需求变得尤为重要。本文基于ASMC 0.35μm BCD工艺设计了一种电流检测电路,可集成在电池管理芯片中。该电路采用低压差线性稳压器提供内部电源,通过分流电阻感测电池组的电流,并利用可编程增益运算放大器放大微弱的电压信号。最终,增量式模数转换器将放大后的电压信号转换为数字码,实现精确的电流检测。 后仿真结果表明,低压差线性稳压器在输入电压5.5V-40V,负载电流0-20m A下输出5V电压,线性调整率和负载调整率分别为0.72m V/V和0.4m V/m A,低频1k Hz下电源电压抑制比为80d B。稳压器的版图面积为0.7×0.4mm2,5.5V电源电压下的静态消耗电流为120μA。可编程增益运算放大器的增益放大范围为0-42d B,增益步长为6d B,低频1k Hz下电源电压抑制比为70d B,核心运放的版图面积为0.17×0.23mm2,5V电源电压下,消耗电流为80μA。增量式模数转换器在输入信号带宽为1.75k Hz、采样率1.024MHz下,有效位数达到16.58位,信噪比为102.3d B,调制器的版图面积为0.5×0.4mm2,5V电源电压下调制器消耗电流为200μA。 电流检测验证结果表明,当分流电阻阻值为1Ω时,对于10m V-320m V输入电压,等效检测电流为10m A-320m A,PGA放大增益分别选择42d B-6d B。经增量式模数转换器转换和数字滤波器抽取得到输出数字码,计算得到电流检测电路在放大增益为42d B时的电流检测误差最小为0.45%,在放大增益为6d B时的电流检测误差最大为1.5%,版图面积为2.3×1.5mm2。