ESD保护电路在HDMI板级信号完整性中的影响分析及其布局优化研究

为了解决HDMI接入ESD保护电路后信号完整性受破坏等问题,从器件的空间布局对HDMI信号完整性影响进行研究分析,同时考虑了瞬态电压抑制(TVS)高频寄生参数的影响,搭建了ESD放电模型和TVS高频等效电路模型,并对其可靠性进行了验证。从差分器件接入信号线旋转角度和彼此间错开距离研究其对信号完整性的影响,设计了25套不同夹角和4套不同错开距离的板级模型,在不同特性的传输频率下进行S参数仿真,并从中选取出垂直型、水平型、错开型三种具有代表性的空间布局模型,利用有限元仿真得到差分信号线的S参数和眼图。仿真结果表明,垂直型排布相比于其他两种典型空间布局,回波损耗平均降低了248.1%,插入损耗平均降低了20.6%,眼图的眼宽和眼高在三种空间布局中最大。研究成果为PCB静电放电保护电路分析与设计提供了布局优化指导。

数字变电站IEC61850-GOOSE报文解码器的FPGA实现

在数字化变电站中,面向通用对象变电站事件(GOOSE)报文被用于传输跳合闸命令和状态信息,它直接服务于保护测控装置,记录变电站实时的运行状态,报文的快速解码能及时的排查偶发性故障。在详细地分析IEC61850-GOOSE报文的结构后,考虑到报文传输的实时性要求,提出了GOOSE报文解码的FPGA设计方案。重点叙述解码模块中两个关键状态机的设计,应用Verilog硬件描述语言在QartusⅡ软件平台上实现了对解码模块的编写,最后通过对解码模块的功能仿真和在线调试验证了设计的合理性。

基于虚拟仪器的沙疗床控制系统设计

传统沙疗床存在加热不均匀、局部过热的情况。为了提升沙疗床均匀传热自动化的水平,文中根据硬软件模块化设计的思想,提出一种基于单片机STM32与虚拟仪器软件LabVIEW相结合的控制系统。该系统核心部分由步进电机驱动器、步进电机、硅橡胶加热板以及铂电阻传感器组成。对沙疗控制系统的主控芯片模块、电源模块、电机控制模块、温度采集模块和加热模块的硬件电路结构设计进行详细介绍;并在此基础上,采用生产者-消费者模式设计与之匹配的上位机LabVIEW软件系统和可操作的用户界面。设计的上位机软件应用并行循环和队列技术,可以提高采集和解析效率,实现对电机的参数控制和温度的数据采集与显示。所提控制系统具有较高的模块化、自动化,能够快速地将温度数据采集并保存,在智能化方面,沙疗设备控制效果较好。

异步FIFO抗SEU设计

在高空高能粒子的影响下,航天或航空电子设计中广泛使用的异步FIFO容易产生单粒子翻转,从而导致功能紊乱甚至失效。因此在面向航天或航空的高安全电子设计中需采用容错设计来提高异步FIFO电路的抗辐射能力。但传统的三模冗余设计应用于异步FIFO时有一定的局限性,会出现由指针错误引起的某一通道的数据持续出错、跨时钟域导致的输出数据不同步等降低三模冗余防护能力的问题。针对该问题,文中提出适用于异步FIFO的新的电路结构及三模冗余方案。经仿真证明,采用新三模冗余方案构建的异步FIFO在辐射环境下能快速纠正指针错误,同步三路冗余数据,使其具有更高的单粒子防护效果。

多路单端反激式开关电源设计

设计了一种基于TOP223Y多路输出单端反激式开关电源。采用TOP Switch系列三端高频单片开关电源芯片,配合由TL431、PC817A组成的反馈系统对外围电路进行分析。设计出了一种输出为+5 V/3 A,+12 V/1 A不同稳压调整权重分别为0.6,0.4的AC/DC开关电源。实验结果表明,该开关电源不但效率高,纹波小,而且输出精度高和稳定性强。

基于IETM的武器装备虚拟维修训练系统设计

为了解决部队当前武器装备训练中出现的一些问题,提出一种基于IETM的武器装备虚拟维修训练系统设计方案,通过引入可共享内容对象模型、交互式三维渲染引擎、基于插件的功能模块集成、基于物元分析的训练效果评估等技术,将IETM、虚拟维修和知识管理融为一体用于武器装备训练。实践结果表明,该方案对于促进IETM在装备维修训练领域的应用,提升我军装备的综合保障能力具有积极的参考价值。

基于单片机原理的实验室智能控制系统研究

为了方便教师实时了解实验室(教室)人数,采用STC89C52单片机设计了实验室智能控制系统。该系统智能地控制实验室中各种电源的使用情况,可实现以下功能:通过中断方式使用红外光电开关实时采集实验室人数并根据人数控制实验室中灯和实验桌的电源,通过电脑控制实验室电源的使用情况;并采用2次定时刷新闹钟定时的方式和时钟芯片与单片机内部定时器混合控制方式,使得到达放学时间自动播放音乐,延时关闭电源,同时能显示实验室温度,可通过电脑查询实验室人数等。该系统现已完成,实验表明达到了预期效果。

基于嵌入式技术的农村医疗系统设计

为了解决农村的医疗问题,设计一种基于嵌入式技术的农村医疗系统。该系统将无线传感器网络作为采集系统,采用树莓派(Raspberry pi)作为系统控制器核心的健康查询一体机,搭载Linux操作系统,接收采集系统的数据进行分析并上传至数据处理中心。提供短信查询的功能,方便通过手机终端获取指定人员的健康信息。数据处理中心负责生命特征信息的存储、分析,医护人员可通过医疗平台查询用户的生命特征信息。测试结果表明:该系统能够完成相应的功能,满足应用需求。

基于装备的IETM技术资料拆分模型研究

为了解决技术资料难于拆分、归类、全面展示及手册研制后期数据难于共享等问题,通过将S1000D标准与本单位装备IETM手册编制过程相结合,采用标准分析方法、规范分类原则,从分析装备技术资料来源开始,设计数据模块所对应的信息集,建立面向装备系统结构的技术资料拆分模型,使技术资料的拆分变得简单易行且更符合标准要求,保证了IETM研制的一致性,为装备全寿期提高技术信息的重用性、可维护性、共享性和实时有效性奠定基础,极大地提升了IETM手册编制效率。

继电保护整定计算模块的设计

继电保护整定计算是保障配电网稳定运行的主要办法与措施。设计了利用专家系统的继电保护整定计算系统,其中知识库的表征方式采用产生式表征法、面向对象表征法和框架表征法相融合的方法,增强了整定计算知识库的完整性;系统推理机方式采用正向与反向推理的混合方式,有效提高了整定计算系统的计算速率。利用专家系统改进知识库的表征方法与推理机的混合工作原理,设计了继电保护整定计算模块,并针对实际电厂模型,验证了设计系统的准确性。

基于ZigBee的家居防盗系统的研究

针对家居网络远程管理存在的问题,对ZigBee无线传感器网络进行了研究,提出一种基于ZigBee无线传感器的家居防盗系统设计方法。采用振动传感器来监测振动信号,通过Zig Bee CC2530 ZLL模块发送并传输振动信号,用接收模块进行信号的接收,做出声光报警信号。运用C/C++在IAR EWARM 8.10编程软件上进行编程、调试,从而完成了家居防盗的监测功能的设计,实现了家居的智能化管理。该设计采用ZigBee无线传感器网络技术对家具设备实现信号的采集、传输、监测等功能,可广泛应用于安全监测和防盗系统中。

基于改进型选择进位加法器的32位浮点乘法器设计

在修正型Booth算法和Wallace树结构以及选择进位加法器的基础上,提出了一种新型32位单精度浮点乘法器结构。该新型结构通过截断选择进位加法器进位链,缩短了关键路径延时。传统选择进位加法器每一级加法器的进位选择来自上级的进位输出。提出的结构可以提前计算出尾数第16位的结果,它与Wallace树输出的相关位比较就可得出来自前一位的进位情况进而快速得到进位选择。在Altera的EP2C70F896C6器件上,基于该结构实现了一个支持IEEE754浮点标准的4级流水线浮点乘法器,时序仿真表明,该方法将传统浮点乘法器结构关键路径延时由6.4 ns减小到5.9 ns。

一种解决FLASH SM9968编程出错的设计方法

在计算机的使用中,发现在给个别模块FLASH SM9968加载程序时报错。通过进一步分析,确定了报错的原因是由于写信号有效时地址不稳定造成的。修改驻留在PC上的控制程序,使写使能信号在片选使能信号有效后2μs(软件可调)有效,而地址稳定时间需要片选有效后200 ns,因此保证了写信号有效之前地址已处于稳定状态,解决了加载程序出错的问题。

一种新型工频磁场测量仪的设计

针对工频磁场测量的灵活性和便携性需求,提出了一种测量仪可任意姿态放置的工频磁场测量仪设计方案,该方案把加速度传感器和磁场传感器结合起来得到工频磁场水平方向和竖直方向上的分量,而无需对测量仪进行调平操作。该磁场测量仪包括三轴磁感应线圈、信号调理和A/D转换电路组成的磁场传感器模块及控制与处理模块、加速度传感器模块、存储和显示模块等部分。初步试验表明该方案可行,解决了传统工频磁场测量仪测量磁场水平分量和竖直分量需要调平的问题,结构简单、使用灵活,有一定的开发应用价值。

基于ICL8038的对称电压源设计

得到三相对称电源的最常用方法是与供电网络连接,为解决这种局限性,设计一种单相电源到三相电源的转换电路,由ICL8038产生正弦信号,经过RC移相,再分别运放调压、功率放大,得到三相工频电源。仿真结果证明:该电路效率高、带负载能力强,适用于学校实验室、电力机车辅助电源装置,也可做为养路机械化和沿线其他小容量动力负荷电源装置。

电路系统中的闩锁效应及其预防设计

针对CMOS集成电路的闩锁效应,围绕实际应用的电路系统中易发生闩锁效应的几个方面进行了详细说明,提出了采用严格的上电时序、基于光耦的电路隔离设计和热插拔模块的接口方法,可以有效地降低发生闩锁效应的概率,从而提高电路系统的可靠性。

压力传感器在大型太阳能供热系统中的应用

针对当前太阳能热水器水位检测精度低、寿命短、使用不灵活的问题,采用压力传感器作为大型太阳能供热系统水位检测的方案,阐述了压力传感器的工作原理及选型,设计了传感器的硬件接口及软件,实验测试了系统水位测量线性度和温度的稳定性。应用结果表明:采用扩散硅压力传感器不仅实现了水位的高精度测量、还具有安装方便、可靠性高、寿命长、电路简单、易于维护等优点。

一种CCD相机的视频处理电路设计与噪声分析

为使CCD相机系统能够捕获到高信噪比的图像,介绍了一种视频处理器TDA9965的应用电路设计,简述了其内部组成框图及工作原理。利用某型号TDI CCD作为系统传感器,成功实现了对CCD输出模拟视频信号的量化处理,能够使相机系统完成实时采集图像等任务。同时分析了视频处理器电路设计对相机系统图像信噪比的影响,以电源噪声为干扰源,具体计算了在电路设计不合理和改进设计后两种情况下,CCD相机图像信噪比的变化,并通过试验测试验证,合理的电路设计可以使图像的信噪比提高20 dB以上,从而说明了视频处理电路合理设计的重要性,为高速高信噪比CCD相机的研制提供了技术基础。

基于光电耦合器的线性隔离方法及电路

利用普通光电耦合器和常用运算放大器设计一种低成本、高线性度的模拟信号隔离电路。提出了利用负反馈改善输出信号线性的新思路。该电路抛弃了传统的在输入端使用隔离电源和运算放大器跟踪补偿的方法,而是使用输出信号对输入电流进行反馈补偿。尤其适合高压模拟信号输入的场合。该电路线性范围宽,可以根据不同的使用条件调节线性范围,线性度可达千分之一,与使用价格十分昂贵的专用线性光电耦合器隔离电路或集成线性隔离运算放大器相当。

任意比例系数的同相比例运算电路

给出了任意比例系数的同相比例运算电路,分析了比例系数与平衡电阻、反馈电阻的关系。探索了比例系数任意取值时同相比例运算电路构成形式的变化。在输入端电阻平衡时,输入信号比例系数在大于1、小于1及等于1情况下,同相比例运算电路还可简化。所述方法的创新点是将运放输入端电阻的平衡条件转化为与输入信号比例系数的关系,从而可直观确定简化电路形式,扩大了同相比例运算电路的应用范围。