Mine-used multi-function serial signal converter based on Ethernet

A mine-used multi-function serial signal converter is introduced.This converter is based on Ethernet.The core of this design is embedded microprocessor STM32F107VCT6.Embedded operation system μC/OS-Ⅱ is transplanted into this converter,and light-weight Internet protocal （LwIP） stack is also embedded to realize mutual conversion of serial signals such as meter bus （M-Bus） signal,RS485 signal,RS232 signal and Ethernet signal.Interconnection between all kinds of monitoring system interfaces under coal mine can be formed easily,which can solve compatibility problem between monitoring system and communication system and improve overall performance of safety monitoring system.The designed multi-function serial signal converter is of great value for application,which is worthy to be popularized in coal mine safety production.

短波串行Link11信号解调关键技术研究

研究了短波串行Link11信号解调处理中的检测识别、同步估计以及信道均衡关键技术。基于信号帧结构特征,采用滑动相关功率谱估计算法完成了信号检测和同步估计,解决了大频偏情况下的信号检测和同步估计问题,设计分数阶判决反馈均衡器(DFE)分块均衡算法,实现了恶劣短波信道条件下信号高效快速均衡。

应用于红外读出电路的LVDS接收电路设计

在大规模红外读出电路中,接口电路的数据传输效率及接口数量尤为关键。传统接口电路采用并行接口进行数据传输,这种方式会占用较多的芯片引脚。为了提升数据的传输效率,设计了一款用于数据接收的3通道串行低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling, LVDS)接口电路。电路采用0.18um互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)工艺设计。仿真结果表明,LVDS接口电路在400 MHz频率下,能够将2路接收端数据转换为8路数据并将其输出给内部数字处理单元。与传统并行接口相比,本电路节省了6个数据传输引脚,大大提高了数据传输效率。

应用于红外大面阵数据传输的接口电路设计

红外大面阵(2560×2048)数字读出电路对芯片数据接口有高速、低功耗、强驱动能力的需求。采用0.18μm互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工艺设计了4∶1并串转换电路、电平转换电路以及采用预加重技术的低压差分信号(Low Voltage Differential Signal,LVDS)驱动器电路。并串转换电路采用双沿采样的树形结构降低时钟频率,电平转换电路采用正反馈结构提升速度,LVDS驱动电路采用可编程电流大小的预加重副通路对主通路进行高频分量补偿,以保证驱动能力和提升高速信号的完整性。接口的数据传输速率可达到1 Gbit/s。当负载电容为2 pF时,一个通道的功耗为15.8 mW@1 Gbit/s;当负载电容为8 pF且打开预加重时,一个通道的功耗为19 mW@1Gbit/s,输出电压摆幅为350 mV,输出共模电平为1.21 V,LVDS驱动电路的所有参数均满足标准协议。

基于数模混合信号源的高速Serial ATA总线测试方法

从模拟激励源的角度分析了高速数字系统中Serial ATA总线的测试方法,测试设备为超高速AWG和超高速波形采样器;利用超高速AWG产生OOB信号和SSC信号,在衰减器电路的基础上实现差分信号的共模调制,通过超高速波形采样器对被测信号进行频域分析,最后用正交检波法在时域恢复被测信号波形,并利用眼图进行信号完整性分析;该测试方法简单实用,测试效果良好。

串行链路IBIS-AMI模型信号完整性分析及优化

为解决高速串行链路通信时由于均衡器未精细配置导致的信号完整性问题,通过研究IBIS-AMI模型均衡结构对信号完整性的影响,使用田口试验法建立仿真试验,实现各均衡参数优化,解决了均衡器参数需要精细配置的问题。建立并分析一阶线性模型,对最佳参数组合下的眼图做出预测,并将仿真值与预测值进行对比,验证了最佳参数组合的准确性。在最佳均衡参数下,发射端与接收端得到的预测值和仿真值最大偏差不超过6%,证明了该最佳参数组合是准确的。眼图扩张程度提升了25%,信号质量明显变好,为系统驱动程序设置与信号完整性研究提供了较好的指导与参考。

高速背板的设计及测试研究

高速背板作为高速串行链路的重要组成部分,随着高速背板连接器的蓬勃发展和日益提升的速率需求而不断迭代。从高速背板性能指标约束、设计流程和信号完整性验证3个方面,总结25 Gbps高速背板的信号完整性保证的控制方法及相关测试指导,为高速背板的设计提供参考。

基于控保信号序列化和力引导算法的高压直流故障智能诊断可视化技术研究

针对高压直流输电系统故障信号繁多分散难以直观查看故障过程、关键信息,以及录波波形不标注关键变化时刻、不能显示波形文件外重要保护事件的问题,提出了基于状态分组的控保信号序列化技术和基于力引导算法的波形事件标签智能加载技术。首先,利用基于状态分组的直流控保信号序列化技术提取最重要的直流控保信号,根据信号变化确定系统状态,按系统状态对信号分组并概括描述,将高压直流故障过程中一、二次设备变化情况以可视化的动作时序图形式展示。同时,利用基于力引导算法的波形事件标签智能加载技术对开关量变位及保护事件信息展示为图形化标签,并在相关波形通道曲线上基于时间轴同步标示的方法,将基于录波和相关事件的故障分析过程可视化简明展示。最后,在国调中心、浙江省调、江苏省调和南网总调等实际工程现场推广应用,结果表明所提技术方案可方便调度运行和保护专业人员快速了解故障情况,提升高压直流故障处理效率。

一种多级可调的改进型CTLE均衡电路

针对高速串行链路中信号频率补偿的过均衡及欠均衡问题,基于TSMC 0.11μm CMOS工艺设计了一种增益带宽可调的改进型均衡器电路。该均衡器采用以有源电感为负载的二级放大器结构,有效补偿高频损耗的同时,减小了面积和功耗,并与三级Boost电路进行级联,实现对不同衰减信道的补偿,提高数据的完整性以及后级采样的准确性,进一步改善了均衡效果。仿真实验结果表明,所设计的线性均衡器低频增益在6.26~24.2 dB范围内8级可调,1.5~2 GHz内高频增益在28.9~40.2 dB范围内32级可调,电路整体版图面积仅为463μm×230μm。

一种FPGA的高速IP验证方法研究与实现

当前高速串行通信技术已被广泛地应用于电子、计算机等各个领域,高速信号质量的好坏决定了整个系统的好坏,因此对高速信号的验证变得极其重要。现场可编程门阵列(FPGA)作为高速串行通信中不可取代的高性能新品,对电子信息系统的先进性、安全性和可靠性起到决定性作用。FPGA内部集成多个高速知识产权(IP),因此对FPGA的高速IP进行验证测试变得尤为重要。通过误码率测试仪(IBERT)核来监控和评估高速IP,介绍了IBERT的基本功能、实现方法,以及高速串行收发器(GTX)的工作原理和验证方法。同时基于KC705平台搭建验证环境,使用IBERT核调整激励参数,对FPGA的高速串行接口进行验证,并对其误码、抖动和眼图进行详细的分析。实验证明,该方法大大地提高了IP的评估质量和效率。

交流电压串入在线估算蓄电池内阻方法分析

为解决目前蓄电池在线检测装置无法在线实时测量不同状态下蓄电池内阻大小的问题,提出了一种利用交流电压串入蓄电池回路测量内阻大小的方法。通过对电流、电压信号处理后检测一个交流周期内的最大值和最小值以及峰值的出现时刻,实时精确估算蓄电池内阻大小。通过在Power Simulation和Matlab/Simulink软件中联合搭建的仿真模型进行分析,证明了该方法可在蓄电池不同状态、内阻变化时可快速跟踪内阻大小,最后通过对比不同频率电压串入时仿真结果的不同,证明了串入电压频率的选择应具有一定的合理性。

基于信号完整性的万兆通信系统的优化设计

随着信息技术的快速发展,万兆以太网在大数据网络传输中扮演着重要的角色,然而其超高的速度使其在设计改进时就必须考虑信号完整性问题。针对万兆以太网卡高速链路的改进设计问题,分析了改进前后高速串行链路的传输特点,并建立了该链路的仿真模型,通过实测眼图对仿真模型进行了验证。对于改进方案的仿真结果,从信号完整性方面进行了分析优化,并投板测试。测试结果表明,改进后万兆以太网卡信号质量与改进前相当,改进方案一次成功,网卡运行稳定,能为用户带来高效、便捷的使用体验。

大容量级联式电池储能功率调节系统中多脉冲驱动技术研究

出于高压隔离目的,大容量级联式电池储能系统中,一般采用光纤传输驱动脉冲信号。由于H桥单元个数众多,驱动脉冲数量庞大,为减少光纤使用数量,降低系统成本,提高工作可靠性,采用编解码技术,对多路脉冲驱动信号进行编码后通过一条光纤信号进行串行传输成为一种可行的解决方案。首先分析了PWM脉冲信号的产生算法,在此之上提出针对多路PWM脉冲进行编解码的算法,指定通信协议,采用光纤信号进行串行通信,并将该方案成功应用于一台6 k V,600 k W电池储能功率调节系统(PCS)中,实验结果表明采用该编解码方案使用一条光纤即可完成传统多路光纤传输任务,功率调节系统输出与理论分析一致,电压谐波含量低,并网电流正弦度高,验证了所提的脉冲编解码方案的正确性与可行性。

级联H桥型高压变频器中脉冲编解码技术研究

级联H桥型高压变频器在轧钢、冶金、矿井提升、机车牵引以及电力系统有源滤波和无功功率补偿等场合都得到了广泛的应用。在6 k V及以上的工业应用场合,采用级联H桥型技术方案构成的变频器在成本、可靠性、电压谐波质量等方面具有相当的竞争性。在级联H桥型变频器中,各H桥单元的电压处于浮动状态,出于高压隔离的目的,一般采用光纤传输驱动脉冲信号。由于变频器中H桥单元个数众多,驱动脉冲数量庞大,为减少光纤使用数量,降低系统成本,提高系统可靠性,采用一条光纤信号进行脉冲传输成为一种可行的技术方案。分析了对脉冲信号进行编解码的技术方案,并将其成功应用于一台6 k V,600 k W高压变频器中,实验结果验证了所提的脉冲编解码方案的正确性与可行性。

混合信号数据采集系统设计

文中描述了具有多路、多类型混合信号采集系统的设计。介绍了采用标记法保证采集的有效数字量与其他数据可靠分离,提供了采用线性光耦对模拟信号进行隔离的电路设计,多路数字量采集的总线复用电路设计和对脉冲量、阶跃量采集电路的设计,并给出了数字量采集的FPGA程序设计。

多任务实时系统提高实时性的方法及其在导航综合信号源系统中的应用

总结了在多任务条件下实时分布式计算机系统中提高实时性的基本原则,并结合某导航信号源系统的开发,详细介绍了在Windows环境下以C++ Builder为开发工具如何实现串行通信中的精确定时的方法。实验表明:运用该方法多任务系统能在毫秒级时间精度上可靠工作。

Gbps串行链路信号完整性分析与设计

本文对影响Gbps串行链路信号完整性(SI)的主要原因进行了详细分析,提出了一系列改善信号完整性的解决方法和思想。实际设计了实验背板,测试结果验证了方法的有效性。

基于USB接口的数据采集系统设计

设计了基于USB2.0接口的数据采集系统。系统硬件主要由信号调理电路、USB2.0芯片CY7C68013及A/D转换器MAX125组成。软件部分主要包括固件设计、驱动程序设计和应用程序设计三部分。

视频侦察信号与GPS定位信号的叠加

针对炮射/弹载微小型飞行器有效空间对载荷的限制,提出了将GPS信号存储和叠加在视频信号上的方法,并根据此方法设计了一种视频信号与GPS信号叠加的电路,介绍了该电路的工作原理以及各组成部分的功能,并对此电路进行了相关试验,试验结果取得了预期的效果。

基于PC104的通信控制器

基于PC104的通信控制器能完成对多路数字信息和模拟信息的采集与处理,它按功能划分为若干功能模块,便于维护,大大地提高了系统的灵活性和可扩展性。