基于霍尔效应的位置传感系统设计

磁敏位置传感系统广泛应用于汽车、高端装备和先进制造等领域中。文中设计了一种基于霍尔效应的位置传感系统,可以实现被测物旋转角度的检测。该系统通过由线性霍尔芯片和磁铁组成的传感模块获取旋转角度信息,经信号调理电路处理后由12 bit ADC采样转换为数字信号,FPGA读取数据并采用拟合、标准化等算法校准,再利用Cordic算法计算得到被测物旋转角度,最后通过串口屏将测量结果显示。测试结果表明该位置传感系统精度较高,测得的旋转角度误差小于2°。

基于AHB的多模式xSPI控制器设计

为了提高嵌入式处理器访问外部设备的速率,满足不同场景下的应用需求,设计了一种基于先进高性能总线(AHB)的多模式高速扩展串行外部设备接口(xSPI)控制器。该控制器支持最多八线的接口传输宽度及双边沿触发的传输方式,允许在间接访问模式、状态轮询模式及内存映射模式下传输数据,并提供传输宽度和传输阶段控制。基于功能案例以及SMIC 55 nm工艺下的逻辑综合和现场可编程门阵列(FPGA)验证对该控制器进行功能和性能测试。结果表明,该控制器可以通过用户配置来调整传输宽度和边沿触发方式,在多种工作模式下对外部数据进行读/写。此外,其还可以实现可编程的中断触发、时钟延展、直接存储器访问(DMA)传输请求等,且性能良好,最大时钟频率为200 MHz。

应用于轨到轨运放的一种低纹波电荷泵

运放电路通常采用互补差分输入对的方式实现轨到轨输入,但输入级跨导的波动增大了运放设计难度。针对轨到轨运放输入级跨导恒定的问题,设计了一种宽输入范围低纹波电荷泵。利用振荡器产生时钟信号,控制数字逻辑电路,生成五对时钟不交叠的开关控制信号,来交替开启和关闭泵电容,在开关交替期间对泵电容进行预充放电,从而规避时钟馈通效应,降低输出纹波。电路使用0.35μmBCD工艺。仿真结果表明,在时钟频率为10MHz、负载500μA时,电荷泵输入电压2~5V,输出均可提升1.5~1.6V,输出纹波低于3mV,提高了电路内部电源的稳定性。

西林瓶灌装液态药剂的在线监测仪设计

采用西林瓶灌装的液态药剂在各医院、药房中广泛使用和存储。为了实现对此类药剂的实时监管,设计了采用光电传感器、STM32主控芯片和UDP通信协议的在线监测仪。根据点光源直射照度距离平方反比定律计算出该监测仪所用光电传感器的光照强度参数,并使用COMSOL仿真平台进行验证。该监测仪利用光电传感器实时监测药品数量,同时实现药品信息同步。所设计的PC端药品监测软件利用UDP协议连接多个药剂监测仪,实现一对多在线监测的功能。该监测仪可以采用多种供电方式,能实时监测环境温度,满足各类西林瓶灌装液态药剂多场景、多环境的使用需求。测试结果显示,该监测仪在空载、半载和满载时的功耗分别为3.08、3.20和3.34 W,西林瓶剩余数量的监测准确率为100%。结合低成本特性,该监测仪值得在医院药房、零售药店等场所推广使用。

一种提高溶解氧测定响应速度的方法

研究了溶解氧测定仪的响应时间影响因素,提出了一种提高溶解氧测定的响应速度的方法;利用在电流电压转换电路的精密电阻上并联一个储能电容,该电容在测量系统断电之后,能够继续给溶解氧测定的阴极和阳极提供0.2 V左右的极化电压;在溶解氧进行多次测量的时候,测量系统通电之前被测溶液已经有了一个低电压预极化的过程,可以大幅降低0.68 V极化电压对被测溶液的极化时间。测试结果显示,该方法与没有使用储能电容预极化系统相比,响应时间能减少40%。

基于北斗卫星和STM32F407的雷电监测系统设计

设计了一种基于北斗卫星定位和STM32F407的雷电信号监测系统,该系统可以实现对雷电信号的高精度测量。该系统能够准确采集雷电发生时的雷电流数据,为后期雷电信息的分析处理提供数据依据。还可以通过计算各子站同步授时获取的时间差来准确定位雷击点。经过外场试验分析得出:监测系统获取的雷电发生时刻的整体误差小于100 ns,后台服务器能通过该监测系统子站传输的数据准确绘制出雷电的波形,并且通过时差法计算出来的雷电位置也比较精确。该系统具有集成度高、成本低、误差小等特点,值得推广使用。

基于模拟选择开关和故障字典的数字芯片检测系统

设计了一种基于模拟选择开关和故障字典的数字芯片检测系统,主控芯片采用MSP430单片机,实现了对常见数字芯片的自动化故障检测,可以检测数字芯片是否存在短路、开路和逻辑功能错误等故障,并可确定具体故障位置。芯片的短路、开路检测基于数字芯片内部的二极管钳位保护电路,通过霍尔电流传感器和ADC进行检测。测量结果显示,该系统的测量准确率高,测量速度快,功耗低,可实现电池供电和手持化。

PDP列芯片200MHz工作频率测试方法研究

提出了一种测试PDP列芯片200 MHz工作频率的方法。该方法基于Altera公司中高端的FPGA,利用PLL倍频后的400 MHz内部时钟信号,生成256路PDP列芯片用的200 MHz时钟信号以及2.5 ns的单bit数据信号;通过设计对应的测试接口卡,将FPGA产生的时钟、数据和控制信号提供给PDP列芯片工作;设计目标是通过200 MHz时钟信号的精确移位传输,最终让列芯片的256路高压输出中只有OUT37有频率为568.9 kHz方波信号输出,其他255个输出为恒定高电平;测试结果显示,列芯片的256路高压输出中的确只有OUT37是方波信号,并且频率为567.7 kHz,跟设计值十分接近;该结果表明待测列芯片完全可以工作在200 MHz的时钟频率下,并且数据信号也可以在200 MHz频率下被列芯片正确移位传输。

基于STM32F103的涂镀层测厚仪

文中设计了一种基于STM32F103的涂镀层测厚仪。测厚仪可以实现对金属表面的涂镀层厚度的高精度测量。具体可测量铁一类的磁性材料表面的涂镀层厚度,也可以测量铝一类的非磁性材料表面的涂镀层厚度。测厚仪的探头结合磁感应测厚法和电涡流测厚法,能够把涂镀层厚度的变化通过相应的电路精确转化为频率的变化,然后经过算法拟合和自适应修正将数据进行处理,最后通过液晶屏将测量结果显示出来。测试结果表明该测厚仪精度较高,而且具有成本低、续航长等特点。

基于STM32的可见分光光度计设计

设计了一种基于STM32F103系列处理器为控制核心的可见分光光度计,实现了在可见光谱区域对样品物质进行定量分析,可以实时显示透射比、吸光度、溶液浓度、浓度因子。系统采用具有超低暗电流的硅光电池进行光电信号转换,电流信号经过由正负电源供电的精密运放芯片进行放大处理,然后由MCU进行A/D采样和数据处理,通过液晶屏显示透射比等参数。测量结果显示,该系统的测量结果非常精确,并且具有很好的重复性和响应速度。

基于STM32的旋转式黏度计

设计了一种基于STM32F103的旋转式黏度计,实现了在不同温度下对样品溶液黏度值进行精确测量,可以实时显示电机转子、电机转速、环境温度、溶液黏度。系统采用步进电机、精密游丝和光电对管构成的延时传感器,实时捕捉不同溶液对延时传感器产生的时间差,进一步利用时间差和转子、转速的比例关系,折算出待测溶液的黏度值。测试结果表明该黏度计测量精度较高,测量误差低于0.5%,测试的重复性误差很小,具有良好的市场应用价值。

一种数字芯片故障检测仪设计

设计了一款数字芯片故障检测仪,该检测仪能够方便、快捷地分析芯片的故障,并准确定位芯片的故障引脚。所设计的检测仪利用芯片内部各引脚的静电泄放保护机制,配合霍尔电流线圈检测芯片的短路和开路故障。同时根据芯片的功能定义,由MCU产生相应的激励信号,通过芯片的输出响应是否正确判断其有无逻辑故障,并且通过电脑端和液晶屏实时显示检测结果。测试结果表明,该检测仪的准确率高达99.6%,待机功耗只有0.36 W,具有小型化便携式特点。

PDP驱动芯片用RSDS接口电路设计

介绍了一种基于RSDS(减小摆幅差分信号传输)信号传输标准的PDP驱动芯片用接口电路设计,它包括PMOSFET输入CMOS差分放大器和电压源偏置电路。文章重点讨论了PMOSFET输入CMOS差分放大器的差模工作原理及影响其差模增益的因素。Spectre仿真结果表明,本文设计的RSDS接受器电路在输入信号频率为200MHz的情况下能正常工作,实现了由RSDS信号转换为LVCMOS信号的功能。目前该接口电路已经应用于一款PDP驱动芯片中,作为高速数据传输接口。

PDP列驱动芯片能量恢复效率模型

为了分析PDP列驱动芯片的能量恢复效率,提出了2种分析模型。DPLD(double-channel p-type lateral extended drain MOS)管是列驱动芯片中能量恢复电路的核心元器件。CRC(电容-电阻-电容)等效电路模型适用于漏电流能力较弱的DPLD管;VCCS(压控电流源)模型适用于漏电流能力较强的DPLD管;测试结果显示CRC和VCCS模型都具备较高的精度,模型误差分别是2.26%和4.04%。CRC模型揭示了影响列驱动芯片能量恢复效率的因素有3个,分别是:充电时间、沟道电阻、负载电容。2种模型分析的对比结果表明,沟道电阻对列驱动芯片的能量恢复效率影响很大,使用较小沟道电阻的DPLD管可以显著提高PDP列驱动芯片的能量恢复效率。CRC和VCCS模型可用于精确预测列驱动芯片的能量恢复效率。

Saber软件在“模拟电子技术”教学中的应用

"硬件化"仿真思想的引入使得Saber软件仿真所得结果和实验结果非常接近,其直观的仿真过程对学生理解和掌握模拟电子电路的工作原理和工作模式起到关键作用。本文以运放积分电路为例,阐述了Saber软件仿真在"模拟电子技术"教学中的可行性和实用性。

基于STM32单片机的溶解氧测量仪

依据电流法测量原理,系统使用STM32单片机识别溶解氧传感器上的电信号来测量溶解氧值,同时针对温度、盐度以及大气压对测量结果的影响进行补偿。对比实验结果表明,设计的溶解氧测量仪简易方便,精度高,反应迅速,可重复性好,实用性强。

基于WiFi嗅探的室内人员定位系统

为了获知行人在楼宇中的位置信息,设计了一个基于WiFi嗅探的室内人员定位系统。使用WiFi指纹法来实现定位功能,并在指纹法中引入信道特征,来分析不同信道对信号强度的影响。本设计的主控芯片选用了国产安路公司的FPGA芯片,使用FPGA芯片进行指纹库的匹配,同时依靠FPGA丰富的拓展接口,本设计开发了局域网网站以及基于串口屏的显示界面来进行人机交互。以南京信息工程大学文德楼3楼北区为实验地点,在2 m宽的走廊里,本系统对14个房间的定位准确度均可以达到90%,响应时间小于6 s。本设计所有器件均为国产,推广性较好,应用范围较广。

基于PDP驱动技术的行扫描芯片浪涌电压抑制方法

分析了等离子体显示器中行扫描芯片的浪涌电压产生机理。结合浪涌电压产生机理从PDP驱动技术的角度提出抑制浪涌电压的理论方案,并以实验室PDP模组为实验载体,通过修改控制板驱动代码来实现该方案。通过实测新方案的波形,并观察PDP屏显示的静态图像与动态图像,验证了该方案可以有效抑制行扫描芯片的浪涌电压。该方案使得芯片的制造成本降低,从而缩减了整个PDP系统的成本。

一种系统级微机械振动陀螺的设计与仿真

针对微机械传感器设计存在的流片成本高、耗时长等问题,在ConventorMEMS+和Matlab/Simulink环境下设计了一种静电驱动的微机械振动陀螺,对模型进行系统级的仿真测试。通过模态分析、直流分析、交流分析等方法优化模型结构,同时结合虚拟体硅刻蚀工艺抽取建立了微机械振动陀螺的传递函数模型,在Simulink中进行系统级仿真分析,获得了系统的暂态响应,确定其在开环条件下的谐振频率、安全工作电压、最佳驱动电压频率等关键参数,并得到谐振频率随梁的长度、宽度参数变化的关系。经测试,在工作电压和其他条件相同的情况下,微机械振动陀螺在需要检测的两个模态上谐振频率与仿真分析结果相差仅约3.8%和0.4%,说明系统级仿真结果可以为后续微机械陀螺闭环测控电路设计提供理论和实验依据。