应用于高性能延迟锁相环的占空比修正电路设计

设计了一款应用于高性能延迟锁相环的占空比修正电路。该电路主要由差分放大电路、占空比调整电路、缓冲器电路和占空比检测电路组成,采用TSMC 40 nm CMOS工艺和1.1 V的电源电压。仿真的结果表明,时钟频率2 GHz~8 GHz,占空比20%~80%的输入时钟信号,经过占空比修正电路调节后,输出时钟信号占空比变为50%±0.2%,可应用于高性能延迟锁相环中。

带有阈值电压的非线性忆容器混合建模与特性分析

忆容器是在电感、电容和电阻基本电路元件之后出现的新型电路元件,因其具有非易失性和非线性特点,在众多领域中具有广泛的应用前景。为了使忆容器模型更接近实际忆容器和方便与其他二端口电路元件连接,通过引入阈值电压的方法改进了忆容器荷控数学模型,并利用Simscape和Simulink相结合的混合建模方法建立了带有阈值电压的忆容器二端口仿真模型。通过仿真实验分析了触发电压的幅值和频率对该仿真模型磁滞回线的影响。结果表明,建立的仿真模型符合忆容器的基本特性,即磁滞回线随电压幅值的增大逐渐变宽,随电压频率的增加逐渐变窄。该模型可为以后忆容器的应用研究和仿真研究奠定基础。

在线燃烧离子色谱仪的高精度测温电路设计

在线燃烧离子色谱仪将样品前处理和检测过程相结合,极大提高了检测效率。而燃烧温度过高会降低燃烧管的使用寿命,燃烧温度过低会使样品裂解不充分,所以设计高精度测温电路来测量燃烧温度很有必要。首先设计了RFI滤波电路,抑制高频噪声对热电偶输出热电势的影响;其次设计了双ADC自适应采集电路,实现档位的快速切换;最后设计了Pt1000测温电路来测量冷端温度,使冷端补偿误差小于0.052℃;提出了等精度最小二乘法拟合校正算法,根据测温精度在测温范围内自动划分等精度区间,提高了测温精度且降低了MCU的工作量。实验结果表明:在0~1200℃范围内,测温精度可达0.6℃。

基于嵌入式设备的低功耗工业读码器系统设计

针对目前国内读码器产品种类稀少、成本过高,功耗和热量过高、识别率低等问题,提出了一种结构紧凑、性价比高、功耗低、稳定性强的智能读码器系统设计方案。该系统方案主要基于ARM平台和Linux系统开发,硬件方面采用NXP MX8Mini作为主控芯片,搭载XILINX的XC7A50T FPGA器件,配置2G容量的LDDR4内存用来做图像预处理工作,采用AR0144CS芯片作为图像传感器,并支持多种通讯协议和扩展。软件方面,主要介绍了系统FPGA图像预处理及高斯滤波具体实现、ARM与FPGA的通讯、上位机功能设计。经过测试,该读码器系统运行稳定、体积小、功耗低,一维码8mil Code128识别率达到99.99%,为当前国产读码器市场提供了一种新的解决方案。

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。

基于SAR阻抗匹配的WPT最大效率跟踪控制方法

无线电能传输(WPT)技术因其安全、便捷、非接触等优点而备受关注。最大效率传输是WPT系统中一个重要课题。传统的最大效率跟踪方法通常设定系统在固定耦合条件进行负载阻抗匹配,然而,耦合系数会在初级和次级线圈相对位置变化时不可避免地发生变化。提出基于耦合系数辨识与半有源整流(SAR)阻抗匹配的最大效率跟踪控制方法,该方法利用SAR结合耦合系数识别进行阻抗匹配,开关控制电容(SCC)补偿其阻抗虚部,避免了整流电路中非线性因素的影响。同时系统响应较快且控制方法便于实现。仿真和实验结果表明,耦合系数和等效负载变化时,都可以准确估计耦合系数并跟踪至最大效率点和输出恒压。

基于Proteus的液晶显示电路设计及仿真

为了仿真过程直观生动以及能随时修改完善电路,采用Proteus软件对液晶显示电路进行设计及仿真。该系统电路以AT89C51单片机作为主控器,并配有LCD12864液晶显示器、时钟电路及复位电路等。仿真表明,所设计的液晶显示电路,能够实现左右平移、垂帘、加速、减速等多种花样显示“昌吉学院欢迎您”,并运用Proteus虚拟仪器对电路设计正确性进行了验证性分析。

基于复合基板的超宽带频率合成器设计

基于锁相+扩频的原理方案,设计了一种超宽带频率合成器,实现了1.5~40 GHz的频率输出,相位噪声优于-90 dBc/Hz@10 kHz,杂散抑制优于65 dBc。采用复合基板工艺,提升了该设计的集成度,满足工程应用需求,具有良好的应用前景。

基于混合势函数的永磁同步风力发电机暂态稳定性分析

永磁同步发电机(permanent magnetic synchronous generator,PMSG)作为海上风力发电的主要设备,是风电技术的重要发展方向。然而,PMSG在运行过程中,受到大扰动干扰会导致其暂态稳定性下降。因此,针对PMSG风机大扰动下的暂态稳定性阈值难以判定的问题,本文基于混合势函数理论,建立了PMSG风机系统简化后的混合势函数模型,并推导出PMSG风机在大扰动后的暂态稳定判据。通过仿真后的网侧电流波形和网侧功率波形验证了暂态稳定判据的准确性,并调整各参数数值以分析PMSG风机暂态稳定性与风机参数、故障深度、故障时间和风速的关联性。

基于不完全退火的正态云禁忌搜索算法及应用

针对RC电路参数优化应用时的局限性,提出一种基于不完全退火的正态云禁忌搜索算法。该算法对原始禁忌搜索算法在寻优过程中出现的对寻优起点过度依赖、早熟、灵敏度不一致等问题进行了改进,首先通过引入改进的不完全模拟退火Metropolis准则作为算子,使得原始禁忌搜索不再依赖初始可行解,具备了一定逃离局部最优解能力;然后采用正态云模型,提出了一种自适应禁忌表记忆策略及遗忘机制,使得禁忌搜索算法具备更强随机性与模糊性,进一步增强其全局搜索性能;最后针对灵敏度不一致问题,提出串行多维多灵敏度混合编、解码策略,实现在同一算法框架下对不同寻优对象定义不同搜索范围,使得低灵敏度解受忽略程度大大降低。采用8个基准函数及TSP-Oliver30标准测试算例进行性能评估,并与其他6种同类型算法对比,证明该算法对原始禁忌搜索算法优化效果良好。将该算法应用于SiMOSFET加速器磁铁开关电源参数优化后,经仿真与实验,结果表明:所提改进算法能够对工程应用进行实际优化,具备优越性与可行性。

退役动力电池双层均衡方法研究

针对如何提高退役电池组均衡速度,提出了一种双层均衡电路,底层电路采用基于电感的Buck-Boost均衡电路结构,顶层电路采用可重构电路结构。根据开路电压(OCV)和电池荷电状态(SOC)曲线关系采用分段均衡控制策略。设计双层均衡电路的仿真实验,仿真实验结果表明:在电池参数相同情况下,与传统Buck-Boost均衡电路相比,双层电路均衡时间减少25%,有效提高了电池组均衡速度。在电池状态和均衡电路结构相同的情况下,与单一变量的均衡策略相比,SOC-电压分段均衡策略时间减少11%,验证了该均衡方案可行性。

一种交叉耦合型高CMTI电平移位电路设计

设计了一种新型交叉耦合结构高共模瞬态抗扰度(Common Mode Transient Immunity,CMTI)的电平移位电路。采用窄脉冲信号产生电路降低了的整体功耗;在电流控制型比较器的作用下,很大程度上降低了电平移位电路的传输延时;同时设计了辅助动态电流补偿结构提高电路的CMTI。基于高压0.18μm BCD工艺对电路进行设计与仿真实验,结果表明该电平移位电路的上升和下降延时均小于3.4 ns,CMTI为200 V/ns。

多层可延展柔性电路互连结构优化

为了提高柔性电子产品的穿戴舒适性,克服对皮肤产生的约束,提出基于非参数回归响应面代理模型和多目标遗传算法,对垂直互连通孔及导线焊盘大小与皮肤界面应力之间的模型进行预测并优化。以两层可延展柔性电路中垂直互连通孔及导线焊盘尺寸为研究对象,运用最佳填充空间设计抽样方法,建立试验样本点,通过非参数回归方法,拟合试验样本点,并利用验证点提高了响应面精度。采用多遗传算法在响应面模型内进行全局寻优,得出了一组满足皮肤舒适性的最优参数组合,对该最优参数组合进行仿真验证,验证结果表明了该方法的有效性,实现了多层可延展柔性电路互连结构的优化。

一种高电源抑制比低温度系数的带隙基准电路

采用两种方式提高了带隙基准电路的电源抑制比。首先,采用峰值电流源结构将三极管自身的增益引入反馈环路,从而提高了环路增益和带隙基准核心的电源抑制比。其次,运用预调制电路进一步提高了电源抑制比。此外,还提出了一种仅需源极负反馈非对称电流镜的曲率补偿电路,该电路具有跨工艺的通用性。所提出的电路采用0.18μm BCD工艺进行了验证,并应用在一款降压DC-DC变换器中。结果表明,所提出的电路在2.4 V、3.3 V和5 V供电下,低频分别具有127 dB、134 dB和136 dB的高电源抑制比,同时实现了3.74×10^(-6)/℃的低温度系数,总电流消耗仅为6.3μA~14.5μA。

一种Sigmoid为激活函数的高精度ANN电路的设计

提出了一款以Sigmoid为激活函数的人工神经网络(ANN)电路,实现对目标数据的分类,基于TSMC 180 nm CMOS工艺完成了电路设计、版图设计、仿真与流片测试,芯片面积为0.3375 mm^(2),1.8 V电源电压下电路功耗为216μW。3块芯片的测试结果显示,电路对目标数据的分类准确率为97.5%,误差在(-3.2%,3.27%)之间,平均误差为-1.51%。人工神经网络电路含有3个网络层,由15个Sigmoid激活函数神经元电路组成,两输入Sigmoid激活函数神经元电路由两个加权电路与一个Sigmoid激活函数电路组成。后仿真结果显示,在1.8 V电源电压下,神经元电路的功耗为8.02μW,最大噪声为√Hz,版图面积为0.001 mm^(2),最大相对误差为1.76%。

基于墙体保温性能现场检测设备的设计

介绍了一种能适应多种节能建筑物墙体保温性能检测场景的检测设备,并给出了该检测设备的设计方案及设备的使用方法。通过热流计法数据处理实例,生成《热流计法检测报告.doc》,强化了设备操作人员对设备性能的操作,体现了该设备在墙体保温性能现场检测中方便、快捷、精准、实用的特点。

基于微流控的痕量重金属离子电化学检测系统

随着工业生产的不断发展,环境中有毒污染物逐渐增多,其中重金属离子污染对人体造成不可逆损伤的危险也日益增长,所以对重金属离子进行准确快速检测变得尤为重要。基于电化学检测原理研制了常见痕量重金属离子的微流控检测装置。将纸基微流控芯片与电化学技术相结合,采用石墨烯作为三电极材料,利用3D布局以及叉指状结构增强检测效果。实验结果表明,该检测系统能够对铅离子、汞离子、镉离子、铜离子单一离子以及混合离子溶液进行定性定量检测,其中离子浓度在10~100μg/L内呈现良好的线性度。镉离子、铅离子、铜离子以及汞离子的检测限分为0.34、1.40、4.39和5.16μg/L,并可在约8min内完成全部检测。该检测系统具有低成本、快速、操作简单等优点。

航空发动机高速旋转部件参数遥测技术研究

提出了一种低成本的航空发动机高速旋转部件参数遥测方法。通过合理的传感器安装解决了静压传感器在高速旋转时测量不准的问题,通过紧凑的电路设计解决了结构安装问题,采用无线通信保证了遥测系统的可靠。开发了相关的系统,并通过所设计的系统开展实验。结果标明,系统可在转速为6000 r/mim的情况下进行可靠的测量,可为其他类似的设计提供参考。

抑制图腾柱PFC电流过零尖峰控制方法的研究

针对工作在CCM模式下的图腾柱拓扑PFC在电压过零点处电流的畸变问题,在详细阐述图腾柱PFC的工作原理及过零电流尖峰产生原因的基础上,提出一种改进型的过零控制方式,在输入电压过零时刻前后插入死区为低频开关管反向恢复提供时间。在死区时段后对高频开关管施加渐进占空比信号,以完成对低频桥臂的寄生电容上电压释放,并降低过零电流尖峰。控制策略采用基于占空比前馈平均电流控制原理的双闭环控制,提高电流对电压的动态响应能力。基于上述方法,搭建了一台交流输入电压220 V,直流输出电压400 V,满载2 kW的实验样机并进行实验研究。实验结果表明,样机峰值效率可达98.3%,满载时功率因数高达0.99。

基于SSA-PSO-GRU的短期电力负荷预测

为了提升短期电力负荷预测的精度,该文提出一种基于SSA-PSO-GRU的短期电力负荷预测方法。针对电负荷的非线性和不确定性问题,该文采用奇异谱分析对实测的电力负荷进行分解,把复杂度高、波动性较强的电力负荷分解成若干平稳性好、可预测性强的周期分量、趋势分量及噪声分量,再采用基于粒子群优化算法寻找最优超参数的GRU模型,对分量进行预测并重构得到最终预测结果。通过对西班牙瓦伦西亚市2018年电力负荷数据仿真分析,与其他预测方法对比,结果表明,该文所提方法有效提高了短期电力负荷预测精度。