高速比较器的设计机理研究

针对高速比较器,定性分析了影响比较器速度的因素,探讨了在设计预放大锁存比较器时,如何调整前置放大器增益大小及减小比较器延时,定量给出比较器的前置放大器的增益及延时时间。最后基于VIS 0.4μm BCD工艺,使用Hspice进行了电路仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。

硅集成的高Q值、高谐振频率的射频变压器

提出一种硅基的用于射频集成电路的新型图形结构变压器。考虑到集成无源变压器器件对射频电路性能的提升具有重大的影响,设计时应尽量提升其性能和降低其占用的芯片面积,故采用凹凸24边形结构和顶层、厚铜金属绕线,使得该片上变压器能够同时具有高性能和低芯片面积的优点。基于TSMC 0.13μm 1P6M CMOS工艺,应用Cadence Virtuoso工具设计出24边形变压器版图,将设计好的版图图形导入安捷伦Advanced Design System Momentum软件,完成新型变压器的电磁场S参数仿真验证。结果表明,与传统的方形、六边形和八边形变压器相比,自谐振频率分别提高了1.12,1.00,0.58 GHz;最大品质因子增加了2.4,0.9和0.3;面积也分别缩小了9%,10%,6%。该变压器在硅基射频集成电路中应用将进一步提高电路的性能和降低芯片成本。

一种新型色同步旗脉冲发生器的设计

提出了一种新型模拟电视信号色同步旗脉冲发生器 ,它采用脉宽调制的方法来产生模拟电视全电视信号编码中所需的色同步旗脉冲信号 ,充分利用 ECL电路速度快的优点来得到准确的色同步旗脉冲信号 ,能充分满足模拟电视

高速高精度模数转换器的数字后台校准算法

研究了模数转换器(ADC)的数字后台校准技术,提出了一种针对2.5 b/级高速高精度流水线ADC的数字后台校准算法.在2.5b/级电容翻转式余量增益电路(MDAC)中注入与输入信号相关的抖动信号,提取MDAC中由于电容失配和放大器增益有限性造成的非线性误差,并在最终的数字输出端对这些误差进行校准.文中提出的数字后台校准算法具有电路实现简单、不中断ADC正常工作、适合高速高精度流水线ADC等优点,能有效地降低电容失配和放大器有限增益等非理想因素对流水线ADC精度的影响.仿真结果表明,经校准后的ADC信号噪声失真比可从63.3dB提高到78.7dB,无杂散动态范围由63.9 dB提高到91.8 dB.

基于锗硅BiCMOS工艺的低噪声差分放大器设计

针对无线局域网前端接收机2.5GHz的应用,提出了一种硅锗工艺低噪声差分放大器.采用差分级联放大器结构既能抑制输入端的共模噪声信号,又能因级联结构的高增益而抑制电路的噪声,确保电路的高性能;同时选用JAZZ 0.35μm 1P4M锗硅BiCMOS工艺来制作.该放大器能有效地提供了50Ω输入阻抗匹配且具备良好的温度特性.在频点2.5GHz时,放大器的最大小信号电压增益为29.1dB,噪声系数1.3dB,输入/输出回波损耗都优于-11dB,输入3阶交调点为-0.24dBm.在直流电源电压3V供应下,低噪声放大器消耗电流为3.7mA.仿真结果表明,与其他文献相比,该放大器有更高的电压增益和更低的噪声,可以更加有效地应用于无线局域网及相关频点领域.

基于机会信号的区块模型的能效最优簇数的研究

依据无线传感网络(WSNs)中WiFi、声或可见光的机会信号,提出基于最优簇数的区块模型(CML)。区块模型为衰落模型,反映机会信号随传播距离的衰减变化。为了减少总体能耗,利用区块模型的泰勒级数展开的不同阶次计算最优簇数。最后利用移动手机、无线接入点、声和光信号建立真实的实验平台,分析最优簇数。实验数据表明,相比Exponential模型和对数Log模型,CML的能耗分别下降约6%和8%。此外,相比于WiFi和声信号,可见光信号的能效提高近12%。

分布式无线自动浇灌系统的设计

基于STM32和STC89C52单片机设计一种分布式无线自动浇灌系统,用以实现农业灌溉的智能化,系统包括一个主机和多个从机,土壤温湿度检测模块和电磁阀浇灌模块与从机相连,完成数据的采集、发送及处理功能,以继电器控制电磁阀工作,通过开关水泵实现自动浇灌,从机个数可根据测量点的需求进行扩展。显示模块和报警模块与主机相连,完成数据的接收、处理、显示及报警功能。主从之间采用NRF905模块进行无线通信,构成'一对多'的通信网络。系统有效地解决传统灌溉体系中低效率的问题,试验结果表明,该浇灌系统无线传输数据可达145 m,实现通过设置不同区域内不同农作物需水量后,自动进行科学灌溉。

基于多目标粒子群优化的同心圆环阵列方向图综合算法

针对同心圆环阵列(concentric ring antenna array,CRAA)的方向图优化问题,提出了一种新的密度锥削策略(new density tapering strategy,NDT)结合多目标粒子群(multiple objective particle swarm optimization,MOPSO)算法的联合优化方案。基于NDT思想,在阵列口径中心附近始终保持约占总数一半的圆环为满阵填充状态,而对剩余靠近口径外围的圆环,限制它们的填充因子变化范围在两条门限曲线之间;以旁瓣电平和方向性系数为优化目标,通过对单元最小间隔、外围圆环的间距及其填充因子进行优化来寻找可行的Pareto最优解。仿真表明,该方案可用于优化各种口径的CRAA,能在相同或更高方向性系数情况下,降低阵列的旁瓣电平1.25~6.19 dB,达到优化效果。

多特征狼群优化模糊C-均值聚类感应电机无监督故障检测

感应电机是舰船系统中的重要推进动力,为提高感应电机故障检测算法的精度,提出基于多特征狼群优化模糊C-均值无监督聚类(fuzzy C-means algorithm,FCM)的感应电机故障检测方法。首先,为了去除冗余或无关信息,提出了充分考虑类间散布矩阵和类内散布矩阵之间的距离的最优特征选择方法;其次,引入狼群算法对FCM算法的聚类中心进行初始化,并通过狼群搜索优化过程对FCM算法中心进行优化,获得最佳的聚类中心设定值,实现了聚类过程的无监督执行;最后,利用MATLAB工具箱中nDexample测试集对所提狼群优化模糊C-均值无监督聚类算法的有效性进行验证,并通过对真实的感应电机故障系统的测试,显示本文算法得到的结果分类错误率等于0,显著优于前向多层神经网络算法的21%和标准FCM算法的27%,验证所提故障检测算法的性能优势。

基于时间调制的稀疏直线阵方向图综合

基于时间调制技术可实现对均匀激励单元进行非均匀加权的思想,提出了一种用于低副瓣稀疏阵列天线综合的混合算法。该算法首先采用迭代傅里叶算法,并在算法的每一次迭代过程中选取少量单元作为动态的时间调制单元,由此反复迭代后获得一个高质量的初始解。随后利用差分进化算法,对上述动态单元的时间脉冲长度和接通状态进行优化以搜寻具有更低副瓣,并且旁带电平得到良好抑制的单元分布。基于MATLAB的仿真结果表明,所得稀疏阵列的旁瓣电平值比文献中的结果至少降低了1 d B以上,并且波束宽度没有明显地展宽。

分布式无线架构在监测领域中的应用

研究和设计了基于分布式无线监测架构的监测平台,以无线方式分布在监测区域中。系统包括一台上位机,一台中间控制机和多台下位机,下位机通过传感器对所需测量点进行测量,采用积木式结构组建,数量可以根据需要进行扩展。该监测平台实现数据接收、存储、显示、查询、设置参数,语音报警,远程通信等功能,可以完成连续的在线式测量,上位机系统实现实时测量数据记录,并具有查询历史数据,拟合曲线等功能。采用此分布式无线监测架构开发和升级了多种仪器仪表,在环境温度、湿度和CO2浓度测量,土壤湿度、土壤水分和土壤电阻率测量,粮情监测,光强测量,风速测量,液位测量,脉搏和鼾声监测,空气质量测量,智能家居和开关质检等多个领域中进行了应用。

DSP体系结构发展的新趋势

CISC→RISC设计思想对DSP体系结构设计中数据和指令级并行性开发产生了深刻影响,融合RISC和SIMD技术的单核处理器已经成为DSP体系结构设计的新趋势。

基于比较器抖动的数字后台校准算法

提出一种应用于14bit100MS/s流水线模数转换器(ADC)的数字后台校准算法.该算法利用伪随机信号(PN)随机改变子ADC中比较器的阈值电压,间接注入宽度大幅度抖动信号测量ADC电路中由于电容失配和放大器有限增益造成的误差,并在数字域内对这些误差进行补偿.该方法能有效减小因电容失配和放大器有限增益等非理想因素对流水线ADC性能的影响,改善ADC的动态性能.该算法实现过程中无须增加采样电容和比较器数目,校准运算时无须复杂计算,实现简单,应用灵活.仿真结果表明:采用该技术校准后,流水线ADC的信号噪声失真比从63.3dB提高到78.7dB,无杂散动态范围从65.5dB提高到93.3dB.