基于粗细量化并行与TDC混合的CMOS图像传感器列级ADC设计方法

针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方法.该方法基于时间共享和时间压缩思想,将细量化时间提前到粗量化时间段内,解决了传统方法的时间冗余问题;同时采用插入式时间差值TDC(Time-to-Digital Converter),实现了全局低频时钟下的快速转换机制.本文基于55-nm 1P4M CMOS工艺对所提方法完成了详细电路设计和全面测试验证,在模拟电压3.3 V,数字电压1.2 V,时钟频率250 MHz,输入电压1.2~2.7 V的情况下,将行时间压缩至825 ns,ADC的微分非线性和积分非线性分别为+0.6/-0.6LSB和+1.6/-1.2LSB,信噪失真比(Signal-to-Noise-and-DistortionRatio,SNDR)为68.271 dB,有效位数(Effective Numbers Of Bits,ENOB)达到11.0489 bit,列不一致性低于0.05%.相比现有的先进ADC,本文提出的方法在保证低功耗、高精度的同时,ADC转换速率提高了87.1%以上,为高速高精度CMOS图像传感器的读出与量化提供了一定的理论支撑.

Intelligent System for Parallel Fault-Tolerant Diagnostic Tests Construction

This investigation deals with the intelligent system for parallel fault-tolerant diagnostic tests construction. A modified parallel algorithm for fault-tolerant diagnostic tests construction is proposed. The algorithm is allowed to optimize processing time on tests construction. A matrix model of data and knowledge representation, as well as various kinds of regularities in data and knowledge are presented. Applied intelligent system for diagnostic of mental health of population which is developed with the use of intelligent system for parallel fault-tolerant DTs construction is suggested.

面向超大面阵CMOS图像传感器的列总线自加速建立方法研究

在超大面阵CMOS图像传感器(COMS Image Sensor,CIS)中,由于像素面阵输出的列总线上存在超大的寄生电阻电容,列总线信号建立速度的主导因素发生改变,严重影响了读出速度.为了解决这一问题,本文提出了一种可应用于超大面阵CIS列并行读出机制的列总线自加速建立方法,基于电流增益增强理论,在不引入额外总线的前提下,通过对模拟信号建立过程的实时跟踪,加快列总线信号的变化过程,在列总线终端实现了自加速,将超长列总线的读出速度提升了一个数量级. 55 nm工艺下的测试与实验结果显示,采用本文提出的方法后,在亿级像素规模CIS列总线引入的寄生电容与寄生电阻分别为47 pF和20 kΩ的情况下,光电信号从像素节点到列级电路采样节点的上升建立时间由4μs缩短至790 ns,下降建立时间由22.43μs缩短至1.17μs,将亿级像素规模的CMOS图像传感器帧频提升至100帧,压缩了相关双采样的取样间隔时间,从而拓宽了噪声抑制的频率范围.本文方法实现了在保持低噪声和高速读出的同时,单列功耗仅有6.6μW.

面向亿级CMOS图像传感器的高速全并行两步式ADC设计方法

针对传统单斜式模数转换器(Analogue-to-Digital Conversion,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行两步式ADC设计方法,该ADC设计方法基于时间共享和时间压缩思想,将细量化时间提前到粗量化时间段内,解决了传统方法的时间冗余问题;同时针对两步式结构在采样过程中的电荷注入和时钟馈通问题,提出了一种基于误差同步存储技术的误差校正方法,消除了采样电路非理想因素对ADC性能的影响.本文基于55 nm 1P4M CMOS工艺对所提方法完成了详细电路设计和全面测试验证,在模拟电压为3.3 V,数字电压为1.2 V,时钟频率为250 MHz,输入信号为1.472 V的设计条件下,本文设计实现的13 bit ADC转换时间为512 ns,DNL(Differential NonLinearity)为+0.8/-0.8LSB,INL(Integral NonLinearity)为+2.1/-3.5LSB.信噪失真比(Signal to Noise and Distortion Ratio,SNDR)达到70 dB,有效位数为11.33 bit,列级功耗为47μW.相比现有的先进ADC,本文提出的方法在保证低功耗、高精度的同时,使ADC转换速率提高了74.4%以上,为高速高精度CMOS图像传感器的读出与量化提供了一定的理论支撑.

回采工作面隐伏陷落柱并行电法探查技术研究

随着煤炭资源开采深度增加,需要有效技术查明煤层底板隐伏陷落柱发育情况,为煤层安全回采提供保障。文章以王庄煤矿煤层底板陷落柱探查为基础,采用矿井直流并行电法勘探进行数据的采集,通过数值模拟验证了直流电法和双巷对穿观测系统对不同类型大小陷落柱的探测有效性,通过并行电法底板三维电阻率反演,圈定了工作面底板存在的两处低阻异常区域,揭示了煤层底板区域富水性特征,研究成果可为煤矿回采工作面底板隐伏陷落柱探测与水害防治提供技术指导。

基于可信云计算的非集中式元数据存储结构优化

在非集中式元数据的存储调用过程中,在硬件结构复杂、负载量大的情况下,参数设置优化步骤复杂,导致带宽达不到存储应用的期望,为此设计了一种基于可信云计算的非集中式元数据存储结构优化方法。设计非集中式元数据存储结构总体框架,计算最优元数据存储结构,通过能量检测对存储分区进行筛选,建立基于可信云计算的存储度量模型,设计可信度量存储报告机制,引入行列混合存储,设计内部结构分布图,实现结构优化。测试结果显示:在不同优化方法下,设计的优化方法所得到的存储结构下并行读写的写入带宽不会受到服务器数量变化的影响,高负载读写下的聚集带宽也较优。

面向存算ADC阵列的比较器失调校准电路

提出了一种面向存算模数转换器(ADC)阵列的动态比较器全局失调校准电路,采用数字辅助的模拟微调技术,并结合阵列式应用特点全局共用校准电压.校准过程分为粗校准和细校准周期,提高了校准速度和精度.粗校准利用6-bit计数器和数模转换器(DAC)产生阶梯式校准电压,根据初始失调电压极性将校准电压连接至对应的电流补偿电路,通过较大的校准步长快速减小失调电压值,并改变其极性.细校准采用一种基于晶体管栅压调控的延时可调电路,通过10-bit计数器和DAC产生细校准电压,实现失调电压值的精细调整.基于简单门电路和触发器设计比较器校准逻辑电路,在全局校准信号的控制下,实现本地校准开关和校准周期的转换.通过校准电压发生电路的全局共用,比较器只需要增加校准逻辑电路、电流补偿电路和延时可调电路,从而减小了由校准电路导致的面积开销.基于55nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的仿真结果表明,在输入时钟50MHz条件下,失调校准范围±20mV,校准后失调电压0.96mV(3.3σ),阵列校准后失调电压呈现出较为均匀的分布,包含校准电路的比较器版图面积为696.28µm^(2).

聚合物驱后提高原油采收率平行管试验研究

为了提供选择聚合物驱后的后续水驱方法的依据,通过平行管流动试验,分高、中、低3种渗透率模拟油藏非均质性条件,研究聚合物驱后压力、相对吸水量、各渗透率层采收率、含水率的变化。试验结果:聚合物驱后直接进行深部调剖,由于聚合物溶液仍占据部分高渗透孔道,黏性较高的深部调剖剂会对中、低渗透率层造成伤害,因此将影响最终的原油采收率;聚合物驱后注入固定剂溶液,交联并固定孔隙中已有的高浓度聚合物溶液,能有效控制这部分高渗透孔道的吸水能力,可以提高后续水驱的波及系数,并为进一步深部调剖奠定良好的基础。聚合物固定技术具有成本低廉、采出程度高以及对地下聚合物溶液利用程度高等优点,是十分有效的聚合物驱后提高原油采收率的方法。

钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙抗震研究

提出了连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,它由钢管混凝土连排柱、柱间钢板耗能键、钢板耗能键外包混凝土条带三种单元组合而成。进行了4个不同设计参数试件的低周反复荷载试验研究。分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性和破坏特征,探讨了分灾耗能机制。研究表明:连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,承载力较大,后期刚度较稳定;混凝土条带在开裂与闭合过程中消耗地震能量,钢板耗能键通过弯剪变形消耗地震能量,钢管与混凝土条带共同工作协同耗能,具有良好的抗震耗能机制;这种新型组合剪力墙具有较强综合抗震耗能能力。

吸湿排汗纤维湿传递模型的研究

文章根据两种典型的吸湿排汗纤维形态结构建立了平行圆柱孔和圆球堆积两种纤维湿传递模型,并分析了影响纤维芯吸速率的因素。研究结果表明,平行圆柱孔模型中,纤维的芯吸速率取决于纤维的半径和毛细孔的长度;圆球堆积模型中,影响纤维的芯吸速率的因素为纤维的当量半径和接触角。

煤矿陷落柱探测的井下综合物探方法研究

并行网络直流电法因可在工作面任意布设电极,可快速实现三维电阻率探测,地震反射共偏移法原理为反射波勘探原理,采用多次覆盖观测系统开展井下数据采集;为了探查华北某煤矿西六采区陷落柱发育特征及其赋水性,确保回风上山掘进安全,基于这两种物探方法在皮带巷和轨道巷布设了两条测线,经过井下数据采集、室内资料处理与分析,得到了电阻率反演剖面和地震反射剖面,结合地质资料,对陷落柱的电性特征及结构进行研究。结果表明:陷落柱岩层连续性差,岩体较破碎;陷落柱底界发育深度超过底板60 m;陷落柱探查范围内及周围赋水性较弱。

旁孔透射波法检测水泥搅拌桩的三维有限元分析

介绍了旁孔透射波法的原理和测试步骤,建立了桩-土体系的三维有限元模型并对这种无损检测方法在水泥搅拌桩中的应用进行了三维有限元分析.数值分析分别给出了饱和土、非饱和土地基中完整桩和缺陷桩的旁孔透射波信号,并由此分析了P波时-深图中特征与桩身质量的相关性.结果表明,旁孔透射波法简单易行,是适合于水泥搅拌桩检测的一种新方法.

并行挖掘频繁项目集新算法——MREclat

针对Eclat算法在挖掘海量数据中的频繁项目集时存在的内存和计算资源不足等问题,提出了基于Map/Reduce计算模型的并行挖掘算法——MREclat。首先,将水平型数据库转换成垂直型数据库;然后,将转换后的数据按2-项集的前缀分发到各个计算节点上,且在分发数据时引入了均衡策略;接着,在各个计算节点上求出以某一前缀开头的所有频繁项目集;最后,合并各个节点的结果得到所有频繁项目集。介绍了MREclat的设计思想,研究了算法的运行性能。实验结果表明,MREclat算法效率大约是PEclat算法的2倍,加速比性能比PEclat算法提高了64%。

用于CMOS图像传感器的列并行高精度ADC

设计了一种适用于CMOS图像传感器的列并行Single-slopeADC。采用的列并行ADC,同时对多数据源并行处理,增强了数据吞吐量,特别适用于CMOS图像传感器大像素阵列的数据处理。分析了影响ADC精度的因素,并给出了减小失调的方法。该ADC在0.35μm工艺下成功流片验证,测试结果表明,该ADC,在50MS/s的高数据吞吐量下,实现了CMOS图像传感器的8bit精度的设计要求和17.35mW的低功耗,以及0.62mm2的芯片面积。ADC的DNL=0.8LSB,INL=1.096LSB。

并联多柱色谱研究

研究了并联多柱色谱的柱效 ,证实并联多柱色谱既可以保证较高的柱效又可以增加柱容量 ,非常适用于大剂量的制备性分离。研究还试验了不同直径的经典柱色谱的柱效 ,得知较小柱直径的柱壁效应较严重 。

并联液压支架立柱的有限元对比分析

针对四连杆液压支架的缺陷提出了基于并联结构的液压支架,运用ANSYS WORKBENCH对并联液压支架和四连杆液压支架的立柱进行了有限元分析,得到应力云图和变形云图,通过对比分析得到并联液压支架立柱的受力情况要优于四连杆液压支架立柱,为并联液压支架的设计提供了理论依据。

一种基于OWL的语义网数据划分与并行加载方法

随着语义网数据规模的爆炸式增长,海量数据存储和检索面临越来越严峻的挑战,分布式数据库与并行计算已成为其主要解决方案。基于列存储分布式数据库HBase设计了一种多表语义网数据存储模型,实现从OWL本体定义到存储模型的映射。基于OWL本体定义信息对语义网数据实现按类划分,并将三元组存储于主体所属于的类的两张表里,采用MapReduce框架实现并行的数据划分和加载任务,最后在Hadoop集群环境下对方法进行了可行性验证。

工件带安装时间平行机排序问题的列生成算法

研究了工件带与加工次序有关的安装时间的平行机排序问题,给出它的整数规划模型,并结合动态规划和分支定界方法,给出它的列生成算法.通过试验表明:算法对中等规模的问题是有效的,它可以计算到10台机器和60个工件甚至含有更多大工件的大规模问题.

多柱芯体并联结构避雷器暂态热特性计算方法

多柱芯体并联结构避雷器在特高压交流输电系统和串联电容补偿装置中得到了广泛应用,其暂态热特性的优劣直接影响运行可靠性,应通过合理设计确保其暂态热稳定性。对多柱芯体并联结构避雷器暂态热特性计算方法进行了研究,分析了暂态温升的计算方法,计算了避雷器散热过程的初始条件。根据避雷器散热过程的温度场方程,利用有限元法建立了多柱芯体并联结构避雷器散热特性三维计算模型。设计了避雷器比例单元,进行了暂态温升计算分析和试验,采用2ms方波电流试验方法在较短时间内给芯体注入较大的能量以模拟系统中避雷器芯体的暂态温升过程,测量了每次试验芯体产生的温升。设计了4柱芯体并联结构的避雷器试品,进行了避雷器散热特性计算和试验。试验中,采用工频电流法对避雷器试品进行加热,利用光纤光栅传感器测量避雷器散热过程中的电阻片温度变化。计算和试验对比结果表明,暂态温升的计算结果较实测温升高,计算结果与实测结果的误差均<5%,暂态温升计算方法是有效的。散热特性的计算结果较试验结果偏严,误差<5%,验证了采用多柱芯体并联结构避雷器散热特性计算方法计算避雷器的自然散热特性的有效性。

两平行圆柱的电容、电势和电场

运用复变函数、保角变换等理论,把横截面为两平行圆柱变换成横截面为两平行板,计算出两平行圆柱单位长度的电容、电势和电场强度.