基于Unity3D的电子电路交互仿真教学平台的设计

传统的二维虚拟仿真呈现形式平面化,不能交互并实时反馈信息,已经无法满足当今实训教学需求。针对上述问题,提出利用Unity3D的强大功能开发桌面型交互仿真教学平台。首先,利用3DS MAX完成电路板及常用电子元器件模型的构建并将其导入Unity3D中。然后,利用Unity3D实现电子电路的元器件插装、焊接连线及功能调试等交互仿真功能,实现逼真的电子电路实训教学效果。

基于开源EDA工具的电路实验课程教学

EDA工具的应用和掌握是电子线路实验课程的重要内容,当前国内相关课程建设多基于国外商用软件。考虑到商用EDA软件的局限性,借鉴开源软件在其他理工科课程教学、开源EDA工具在国外电子类课程教学的应用情况,根据模拟、数字电子线路实验内容,选取了适当的开源EDA工具,进行了课程适配。从两个学年的教学实践看,开源EDA工具可以在电路实验教学中替代商用软件,其开放性有助于激发学生的学习兴趣。

基于DE10_Lite的简易计算器实验

利用台湾友晶科技公司的DE10-Lite开发板上的资源,设计简易计算器,来实现4位10进制的加法、减法、乘法运算。利用开发板上十个拨动开关,两个按键开关,六个静态数码管,50 MHz信号,通过分层设计,顶层底层相结合、元件调用、实现简易计算的分时显示,有利于学生自主设计能力培养。

基于STM32的信号分离电路设计与实现

文章提出了一种有效分离并重构信号的数字化方案。信号A和信号B通过加法器叠加成信号C,对信号C进行快速傅里叶变换,再通过直接数字合成(Direct Digital Synthesizer,DDS)模块分别输出重构信号A′和重构信号B′。测试结果表明:当输入信号为1时,V PP的正弦波或者三角波频率在10~100 kHz。所提方案能够有效分离出2路重构信号,重构信号无失真、无漂移,能够调节2路信号相位差。

一种适用于亚采样锁相环的高鲁棒性辅助锁定电路

当前的研究表明,基于亚采样相位检测器(Sub-Sampling Phase Detectors,SSPD)的锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)相较传统锁相环架构可以实现显著降低的带内相位噪声。然而,在片上系统(Systems on Chip,SOCs)应用中,PLL容易受到衬底或电源耦合的干扰,这很可能会导致PLL失去锁定,且可能无法恢复。针对此问题,提出一种将辅助锁频环(Frequency-Locked Loop,FLL)和数字锁定检测器(Digital Lock Detector,DLD)相结合的适用于亚采样锁相环(Sub-Sampling Phase-Locked Loop,SSPLL)的高鲁棒性辅助锁定电路。仿真结果表明:与传统SSPLL相比,所提出的电路极大提升了PLL对衬底或电源干扰的鲁棒性,同时保持了其低相位噪声的优点,这对于SSPLL在大规模生产和应用中的可靠性具有重要意义。

2~6 GHz 100 W高效率平衡式功率放大器的研制

为解决传统宽带大功率放大器工作效率低的问题,采用新型电阻电抗连续B/J类功放模式拓展晶体管高效率的输出负载阻抗空间,从而提高宽带功放的漏级输出效率。提出了一款基于0.25μm栅长的氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的平衡式功放。该功放将LC匹配网络和切比雪夫阻抗变换器相结合实现GaN HEMT器件宽带输入输出阻抗匹配,并利用3 dB Lange耦合器实现宽带平衡式功率合成。在连续波测试条件下,该平衡式功放在2~6 GHz频带内输出功率大于100 W,漏极效率大于45%,功率增益大于9.0 dB,抗负载失配比优于5:1。

基于小波变换和神经网络的模拟电子电路故障诊断

电路故障是影响模拟电子电路实验进度和实验效果的重要因素,为实现对故障快速、准确的分类和诊断,提出了一种基于小波变换和神经网络的故障诊断方法。首先,分析了模拟电子电路的实验进程和电路特点,以电路激励和响应信号为切入点,提出了融合小波分解和交叉小波的特征提取方法,获取了包含信号频域特征和相位差信息的特征向量。然后,设计基于L-M优化的神经网络算法,将降维和正则化处理后的特征向量作为模型的输入参数进行训练,得到最终的诊断结果。最后,在共发射极放大电路故障集上的测试结果表明,所提方法能够有效提高不同电路故障诊断的速度和准确率。

大型压机压板应变监测与反馈系统的设计

阐述由PCI-1710U采集卡和Matlab构建的大型压机压板应变监测系统可以实时监测HPZ7102型单层压机上下两块压板间的受力变形,精准度误差在0.32%以内,测量范围在20MPa以内。

一种抑制栅极正负向串扰的GaN HEMT无源驱动电路

GaN器件由于其更快的开关速度,比硅器件更容易发生严重的开关振荡,也更容易受到栅源电压振荡的影响。为了抑制GaN基半桥结构中的串扰,提出了一种抑制GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)栅极正负向串扰的无源钳位驱动电路来抑制栅源电压振荡。采用基本无源元件建立自举驱动回路,并增加三极管以构成从驱动电路到GaN HEMT的低阻抗米勒电流路径,抑制正负向串扰。在LTspice软件下进行电路模拟仿真,并搭建实验平台进行实测验证,结果表明栅源电压的最大正向串扰可降至1.2 V,最大负向串扰可降至1.6 V,漏源电流的正向和负向串扰均降至2 A以下,证明该电路对栅源电压以及漏源电流的振荡均有良好的抑制效果。

基于以太网的多路数据采集及传输系统设计

针对军事装备领域多通道数据采集及传输的需求,设计了基于以太网实现的多路数据采集及传输系统。该系统以FPGA为主控,通过以太网传输协议完成了对32路模拟信号的数据采集及传输。实验结果表明,该系统以太网传输速率最高可达580 Mbps,多路模拟量数据采集最高误差为0.43%,满足采集精度优于1%的设计指标,现已经应用于某型号采编设备中。

用于射频能量收集的低阈值CMOS整流电路设计

基于TSMC 180 nm工艺,设计了一款高效率低阈值整流电路。在传统差分输入交叉耦合整流电路的基础上,提出源极与衬底之间增加双PMOS对称辅助晶体管配合缓冲电容的改进结构,对整流晶体管进行阈值补偿。有效缓解了MOS管的衬底偏置效应,降低了整流电路的开启阈值电压,针对较低输入信号功率,提高了整流电路的功率转换效率(PCE)。同时将低阈值整流电路三级级联以提高输出电压。测试结果显示,在输入信号功率为-14 dBm@915 MHz时,三级级联低阈值整流电路实现了升压功能,能稳定输出1.2 V电压,峰值PCE约为71.32%。相较于传统结构,该低阈值整流电路更适合用于射频能量收集。

基于“课创赛”融合的创新实践教学模式探索

针对实践教学课程内容丰富性、实践性不足的问题,探索一种基于“课创赛”融合的创新实践教学模式。该模式将实践课程、大学生创新训练计划和高水平学科竞赛深度融合;将“创赛”实现的复杂系统分解为多个具有一定功能的子模块,根据实践课程知识点,将子模块内容引入到课程中,丰富教学内容。采用分阶段引导的学生主动参与教学过程完成课程知识点的训练,强化学生理论和实践能力,使其具备开展创新训练计划和学科竞赛的基本能力和素养。通过对电子信息类“创赛”与实践教学的深度融合实践,锻炼了学生的综合实践创新能力,提高了教师的教学改革水平,使得课程建设、创新训练、学科竞赛形成一个良性循环。

具有自驱动有源缓冲器的GaN基高效准谐振反激式功率变换器

提出了一种具有自驱动有源缓冲器的GaN基高效准谐振(QR)反激式功率变换器,以解决准谐振反激式功率变换器中开关管关断时电压过高的问题。电路以GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件为主开关管和同步整流器开关管,自驱动有源缓冲器由钳位电容和有源开关管组成。该变换器在主开关管关断期间将开关管的电压浪涌钳位为恒定电压,由于有源开关管驱动信号由变压器的次级侧电流控制,因此不需要单独的控制电路。为验证所提出的变换器和控制电路的有效性,搭建了一个60 W的AC-DC功率变换器,测试结果表明,主开关管的最大电压浪涌约为450 V,具有高达91.6%的能量转换效率。

基于倾斜摄影的多回输电线路实景三维模型构建系统设计

为了使改进多回输电线路三维模型更加符合实际情况,该文将倾斜摄影技术引入多回输电线路实景三维模型构建系统中,提升数据获取的精准性。硬件方面,微处理器作为指令核心处理结构,负责读取并解析指令;设计多回输电线路数据采集模块和EP3SE110F1152C4数据存储器,并利用数据存储器对系统运行过程中的多项数据进行存储;软件方面,借助倾斜摄影技术,获取多回输电线路数据,并计算其对应的比例尺和航高,再对获取的数据进行优化,消除数据中的误差,并对其进行配准处理和特征匹配以及纹理映射和归一化处理,由此完成对多回输电线路实景三维模型的构建。经过实验验证,和以往的多回输电线路实景三维模型构建系统相比,设计的基于倾斜摄影的多回输电线路实景三维模型构建系统在实际应用中模型构建完整度为95.6%,构建效果更好。

正弦波逆变器波形稳定混合控制策略研究

受蓄电池放电能力和实际电压限制,逆变器在稳定运行状态下,若瞬间断开或连接大负载,会使负载电压出现较大波动,严重时损坏设备。若直流母线电压较低,则逆变器输出的正弦波波形易产生削顶削底现象,对感性负载有影响。针对该问题,提出有效值闭环控制与定点电压闭环控制相结合的混合控制策略,在电压高于320 V时,采用定点电压闭环控制方式;若直流母线电压低于320 V,采用有效值闭环控制方式。经过仿真分析和实验验证,采用该混合控制策略,逆变器能够快速响应负载变动并使正弦波波形不会产生畸形。

基于BOPPPS的混合式电子实验教学实践

为推进“教育+互联网”,国内高校广泛开展了在线课堂教学的新模式。将BOPPPS教学理念引入实验课程的在线教学中,以交流信号幅度判别电路的Multisim设计为例,对传统的电工电子实验课程进行重新设计和调整,以钉钉直播及雨课堂为教学工具,成功实现了该课程的线上混合式教学。实践表明,这种线上实验教学模式具有很好的教学效果,有助于提高学生的自主学习能力和实验操作的顺利进行。

高职模拟电子技术课程项目化改革与探索

模拟电子技术课程根据课程特点,结合产教融合、高技能人才培养要求,引入企业工程项目对课程进行了项目化课程改革和建设,同时采用线上线下混合模式,设置双导师教学,以项目化小组学习形式,从课程教学模式、课程体系构建、课程内容重构、课程教学设计、课程教学实施、课程考核评价等多方面进行改革,以期更好地实现适应新业态,培养出社会需要的高技能复合型创新人才。

放大电路静态在固定式偏置放大电路中的分析

论文主要从固定式偏置共射极放大电路静态工作点的分析方法出发,详细介绍了静态工作点分析常用的图解法和解析法,并对两种方法进行了对比,提出了两种方法的适用性和静态工作点选取的一般原则,为电子信息、电气自动化、机电工程、汽车、电力、城轨运营等专业的教学与学习提供了参考。

太赫兹光热电探测器读出方法

太赫兹光热电探测器基于热生载流子在温度梯度驱使下迁移的原理实现太赫兹波探测,具有快响应、超宽带、自供电、室温工作及结构简单等优势,受到广泛关注。目前,探测器读出主要采用调制-解调方法,通过电流放大器与锁相放大器级联实现测量,集成度低,成本高,难以实现阵列读出。为满足光谱测量、成像感知等应用需求,本文对光热电阵列探测器单元读出方法进行研究。从探测器机理出发,对输出信号进行建模分析;在此基础上设计板级专用读出电路,实现前置放大与锁相放大功能。测试表明,该方法可以在强噪声背景环境下对太赫兹光热电探测器进行高精确度读出,增益达到140.7 dB,信噪比改善了38.3 dB。

一种用于宽电源电压域的高速低功耗动态比较器

针对工业生产和车机系统中电压摆幅过大影响传统动态比较器精度和稳定性的问题,基于SMIC 90 nm CMOS工艺,设计了一种面向浮栅型的一次性可编程非易失性存储器的动态电流比较器。并设计了一种随电源电压变化的偏置电路,为比较器提供基准电压和电流。在动态电流比较器的第一级中,利用电流缓冲器结构隔离后续电路对输入信号的影响,通过比较存储单元电流与基准电流,生成比较结果,同时通过基准电流限制高压时的电流。比较结果经共源极放大器放大后与基准电压进行二次比较,以提升读取的准确性和速度。流片验证结果表明,与采用传统动态比较器的存储器相比,本设计读取速度提高了73.2%,低压工作条件下的读取准确性提高了95.2%,同时功耗降低了35.7%,外围电路面积减小了79.1%。