基于自动门控电源的微光像增强器动态范围研究

像增强器作为微光夜视装备的核心器件,其动态范围研究具有重要意义。论述了基于自动门控电源的微光像增强器动态范围扩展的意义,分析讨论了自动门控电源MCP电压、阴极脉冲宽度、阴极脉冲频率、阴极开启电压与微光像增强器动态范围的关系,提出了微光像增强器动态范围估算模型。

基于CPLD的自动门控电源的电路设计

本文介绍了像增强器使用的自动门控电源的电路设计,重点介绍了自动亮度控制(ABC)反馈回路的实现。同时给出了相关的直流放大电路、ADC电路原理图。其中ABC反馈回路采用CPLD实现,能够精确地控制脉宽大小,使其与输入光的强度保持良好的线性关系,很好地满足了设计要求。

雪崩光电二极管的门控电源的产生方法

目前,红外单光子的检测主要是采用工作在门控模式下的InGaAs雪崩光电二极管(APD)来实现的。现详细介绍了各类雪崩光电二极管的门控电源的产生方法,并比较了它们的优缺点。

基于自动门控电源的微光像增强器信噪比研究

针对实验中同一微光像增强器的信噪比在装配自动门控电源后有偏低现象,从而开展了以下研究:首先通过借鉴微光像增强器的信噪比公式,理论推导分析了阴极高压脉冲对信噪比的影响;其次分别给微光像增强器光电阴极施加高压脉冲和直流高压,通过实际测量两种状态下的信噪比,来验证理论推导分析的正确性;最后提出了一种自动门控电源阴极高压脉冲控制电路的设计方法,解决了基于自动门控电源的微光像增强器测试时的信噪比偏低问题。

基于自动门控电源的微光像增强器局部强光防护

自动门控电源作为微光像增强器的能量来源,其局部强光防护方法研究对完善自动门控电源控制策略、提升微光像增强器强光使用性能具有重要意义。分析了匹配传统直流高压电源与自动门控电源的微光像增强器大动态照度范围应用的优劣势,提出了一种能够使微光像增强器兼具高照度应用和低照度局部强光防护能力的自动门控电源设计思路,并给出了自动门控电源电路的控制策略实现方法。

高性能微处理器门控电源设计技术要点分析

随着高性能微处理器进入多核多线时代,集成电路的生产工艺也在不断发生变化与革新。以高性能微处理器的门控电源设计为研究对象,分析了门控电源的功耗要点和结构设计要点,以期为解决处理器的功耗问题提供一定的参考。

基于独占式访存调度的片上系统电源门控方法

为减少片上系统(SoC)中访存模块的漏电功耗,在分析访存行为的基础上,提出了一种基于独占式访存调度的电源门控方法。该方法根据访存模块对延迟容忍度较高和功耗优化空间很大的特点,利用访存调度器将访存模块的请求集中于窗口中,并在窗口关闭时对访存模块及其访存通路使用电源门控。相对于已有方法,该方法不但增加了电源门控的可用范围,同时可更多地降低漏电功耗。实验结果表明,该方法可以在不影响访存性能的情况下减少访存模块约70%的漏电功耗。

基于精确预测的自适应运行时电源门控技术

为降低深亚微米工艺集成电路的工作模式下的静态功耗，提出了一种基于功能部件空闲周期精确预测机制的结构级运行时电源门控技术。该技术通过在龙芯1号处理器体系结构的基础上构造的指令执行预测器来获得对各运算功能部件空间周期的精确预结果，并将预测结果与事先测得的运算功能部件电压域的能量损益均衡时间及唤醒时间加以比较，功耗管理单元便能够自适应地捕捉程序执行过程中各电压域细粒度的电源门控时机，同时实现对关断电压域的提前唤醒。采用SMIC 90mm工艺的实验结果表明，该技术以7．5％的处理器面积开销显著降低了运算功能部件在基准测试程序执行期间的静态功耗。

考虑NBTI的动态休眠管尺寸电源门控设计

当前纳米互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)集成电路设计中,利用电源门控(power gating,PG)技术来降低静态功耗已成为一种趋势。随着集成电路工艺尺寸的不断缩小,负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability,NBTI)带来的电路老化问题越来越严重。当Header型PG电路处于正常工作模式时,休眠管(sleep transistor,ST)会受到NBTI老化效应的影响,导致PG电路的性能损失加重。文章通过对PG电路的NBTI老化特性分析,提出了考虑NBTI的PG电路性能损失模型;利用PG电路的NBTI老化特性将ST进行分组,并通过间断接通ST,等效于动态调节ST的尺寸或导通电阻,来减小由ST老化引起的PG电路性能损失。结果表明,动态ST尺寸方法与传统ST尺寸方法相比,可以使PG电路的使用寿命提高30%左右,并且提出的模型与HSPICE仿真结果所得到的趋势相吻合。

电源门控技术中的电压噪声优化方案

由于电压噪声严重威胁着芯片功能的正常运行,因此提出了一种系统层面的电路模块开启序列优化方案,以减小使用电源门控技术的电路模块在开启时产生的电压噪声。通过建立和求解混合整数线性规划问题,获得最优的多电路模块在规定完成时间内接入电网的顺序及时间间隔,从而使得引入的电压噪声能最大程度地减小。实验结果表明,电源门控技术开启方案能减小引入的电压噪声达30%以上,并且获得了开启操作的完成时间与引入的电压噪声之间的权衡关系。因此,这种开启序列优化方案能在不同的规定完成时间内,大幅度地减小电源门控技术引入的电压噪声。

高层综合中面向运算器电源门控技术的低能耗调度算法

针对细粒度电源门控技术,本文在高层综合中通过对操作进行合理的调度以降低运算器的能耗。首先分析了电源门控技术下运算器的突破点,并将能耗优化问题转化为调度中的间隔时长优化问题;然后分析了不同调度结果下的空闲间隙的惩罚时长;最后将操作调度至惩罚时长最小的时钟周期。实验结果表明,本文算法能够在不增加电路面积以及工作时延的条件下较为显著地减少电路的能耗,从而为星载平台设备提供更好的设计结果。

基于自动亮度控制模型的门控型微光像增强器荧光屏亮度研究

为研究三代像增强器在强光环境下的有效保护措施,设计了一种基于荧光屏电流反馈来实现高照度环境下的自动亮度控制模型,并对该模型进行了仿真分析。制作了荧光屏亮度测试系统,对依托高照度自动亮度控制模型制作的门控电源像增强器进行了测试实验。通过测试像管响应时间和稳定时间,对像增强器门控电源在突发强光下产生理想控制效果的速度以及荧光屏亮度稳定的速度进行了分析。实验结果表明,荧光屏亮度变化趋势与仿真结果基本吻合,并且实验得到的荧光屏亮度曲线可以准确的反映门控电源的工作状态,为后续像增强器门控电源的性能测试提供了技术支持。

基于物联网应用的SoC超低功耗芯片设计

阐述在PULPino SoC平台上进行超低功耗芯片的设计,采用电源门控、时钟门控、功耗管理模块的低功耗设计技术,在各个设计层次上进行功耗优化,从而实现超低功耗的SoC芯片。

基于BCG-MCP的四代微光像增强技术

介绍了Ⅲ代微光像管中的防离子反馈膜技术 ,阐述了美国Litton公司基于BCG MCP的Ⅳ代像管的近期发展及应用概况 ,给出了实际应用中的对比情况 ,指出了BCG MCP。

低功耗可配置的USB3.0设备控制器IP核设计

为实现USB 3.0设备的单芯片应用,提出一种可配置的USB 3.0设备控制器架构和面向SoC集成的IP核设计方法。通过宏定义和寄存器IP配置,使得USB 3.0设备控制器支持系统总线、物理层接口、端点属性、缓冲以及低功耗策略可配,提高IP重用性。采用门控时钟技术对非工作状态逻辑进行时钟屏蔽以降低动态功耗,利用门控电源技术断开USB控制器电源,从而最大限度地降低挂起模式下的静态功耗。实验结果表明,使用门控时钟、门控电源技术后,USB 3.0设备控制器在U0状态下的动态功耗减少50%、在休眠模式下的总功耗比U3状态减少95.5%。

阴极脉冲占空比与荧光屏电流关系研究

自动门控电源作为微光像增强器的能量来源,其阴极脉冲占空比与荧光屏电流的关系对完善自动门控电源的自动亮度控制(ABC)电路设计具有重要意义。从自动门控电源与微光像增强器的匹配应用方面分析了阴极脉冲占空比对荧光屏电流的影响,又从自动门控电源ABC电路设计方面分析了阴极脉冲占空比如何跟随荧光屏电流变化,才能确保微光像增强器荧光屏亮度的基本恒定,给出了自动门控电源阴极脉冲占空比与荧光屏电流的曲线图。

微光夜视系统光照动态范围研究

微光夜视系统的光照动态范围决定了其能够应用的光照范围,在系统实际应用中具有重要作用.该文分析了影响像增强器和微光夜视系统光照度动态范围的因素,建立微光夜视系统动态范围估算模型,为微光夜视系统的动态范围性能评估提供了理论依据.

汽车MCU低功耗解决方案

本文展示了MCU在汽车电子应用中的一些低功耗解决方案。

一种新型真空型紫外成像探测器

针对紫外告警的关键元器件——紫外探测器,简述了紫外告警的特点及发展,紫外辐射的大气传输特性和紫外探测器的发展。详细介绍了一种新型响应波段为105 nm-300 nm的真空型紫外成像探测器,其光电阴极具有“日盲性”,管型采用近贴聚焦结构,从而使得弥散和像差得以减小。探测器读出系统有光耦合读出和电耦合读出2种读出方法:光耦合读出系统能实时响应;电耦合读出灵敏度高,分辨力强,探测距离远。采用自动门控BSP电源,可实现大动态范围探测,并对光电阴极和微通道板起到保护作用。

基于遗传算法的最大开启电流估计

集成电路设计进入深亚微米阶段后 ,静态功耗成为低功耗设计中的一个瓶颈 .电源门控法可以同时有效地降低动态功耗和静态功耗 ,是一项具有广阔应用前景的技术 .电源门控电路的最大电流是由最大开启电流和最大的正常运行电流决定 ,它是电路设计的一个十分重要的参数 ,如何对它进行快速准确的估计已经成为一个新的问题 .另外 ,冒险功耗是电路整体功耗中非常重要的组成部分 ,该文通过研究发现 ,在电路开启阶段同样存在冒险 ,同时消耗了大量的能量 .文章考虑了组合电路的冒险现象 ,提出了一种基于遗传算法的最大开启电流的估计方法 ,对ISCAS85电路的实验结果表明 ,电源门控电路的开启最大功耗可能比正常情况下的最大功耗还要大 .该文的方法具有较小的复杂性 ,可以仅用随机模拟的 2 .77%的时间 ,获得 12 .90