高精度音频Sigma-Delta调制器综述

Sigma-Delta(Σ-Δ)模数转换器(ADC)基于过采样和噪声整形技术,可实现高分辨率,具有无源器件匹配性要求低、结构简单等特点。在高精度音频领域,Σ-ΔADC能够实现高动态范围和良好的功率效率得到了广泛的关注和应用。近年来,依托先进工艺、先进技术进行低功耗高精度的音频ADC的设计已经成为新的研究热点。然而随着工艺技术向低节点的持续发展、电源电压的不断降低,使得Σ-ΔADC的电路设计更具挑战性。该文对高精度音频Sigma-Delta调制器的离散型设计、连续型设计的研究现状进行综述,为高精度音频Sigma-Delta调制器设计提供理论支撑,并给出研究前景展望。

采用Mash2-1架构的高精度Sigma-Delta ADC设计

鉴于模数转换器(ADC)在芯片和混合信号处理领域举足轻重的作用,为探索进一步提高模数转换器精度的可能性,满足当今应用系统对模数转换精度的新需求,设计一款基于Mash2-1级联架构的sigma-delta ADC。设计采用TSMC 180 nm CMOS工艺,在完成调制器电路的同时,使用Verilog代码方式实现了配套的误差消除以及数字抽取滤波器。对调制器进行了建模及非理想因素的分析,并通过使用斩波调制技术等手段对电路的非理想性进行优化。经仿真验证,结果表明,本设计在3.3 V电源、27℃工作环境、TT典型工艺条件下,表现出优异的信噪比,总谐波失真等性能指标也较理想,适用于高精度、低失真的应用场合。

一种高精度音频Sigma-Delta DAC的设计

设计了一种应用于音频Codec的高精度Sigma-Delta DAC,针对数字插值滤波器占用面积大的问题,提出了乘法器复用的方法,减少数字电路的硬件消耗。为解决Sigma-Delta调制器多比特量化引起的非线性问题,引入DWA(Data Weight Average)算法,提高系统的精度。此外,DCT(Direct Charge Transfer)电路用于实现数字域到模拟域的高精度转换。电路采用0.18μm CMOS工艺,整体DAC的信噪比为105.7dB@1150Hz,有效位数达到17.26bit。

高精度Sigma-Delta调制器设计

近年来,在过采样型模数转换器中,Sigma-Delta模数转换器以其较高的精度成为模数转换器的热点。介绍了一种高精度低功耗的Sigma-Delta调制器设计。使用Matlab工具完成三阶一位量化CIFF结构的系统仿真,在系统级仿真结果的指导下,积分器采用分级结构优化电路结构。积分器电路模块设计采用了全差分式开关电容电路,抑制了谐波失真对输出精度的影响。仿真结果显示:5 S/s挡位时,对应的PVT组合中最低有效位数为17.67 bits;2 kS/s挡位时,对应的PVT组合中最低有效位数为15.89 bits,整个调制器功耗低于3 mW。通过改进调制器整体架构、积分器结构和量化器的设计方法,降低了调制器功耗,提升了调制器精度。

背根神经节Sigma-1受体在大鼠神经病理性痛中的作用

目的探讨神经病理性痛大鼠背根神经节(DRG)中Sigma-1受体的作用以及Sigma-1受体对P2X 3受体表达和功能的影响。方法选择健康SPF级SD雄性大鼠48只,7周龄,体重180~200 g。按照随机数字表法分为三组:假手术组(Sham组)、神经病理性痛组(CCI组)和Sigma-1受体拮抗剂BD-1047组(BD组),每组16只。鞘内置管后1 d,Sham组只游离右侧坐骨神经主干不结扎,CCI组、BD组制备神经病理性痛大鼠模型。模型制备后第1天起,每日上午08:00 Sham组和CCI组鞘内注射生理盐水30μl,BD组鞘内注射120 nmol BD-104720μl+生理盐水10μl,连续14 d。于模型制备前1 d、模型制备后l、3、7、10、14 d鞘内给药后30 min测定热缩足潜伏期(TWL)和机械缩足反应阈值(MWT)。于模型制备后7 d采用Western blot法检测Sigma-1受体和P2RX 3受体蛋白含量。CCI组于模型制备后7、14 d采用免疫荧光双标技术和免疫共沉淀技术检测Sigma-1受体、P2X 3受体共表达和共沉淀情况。结果与Sham组比较,CCI组模型制备后l、3、7、10、14 d TWL明显缩短,MWT明显降低,模型制备后7 d DRG组织Sigma-1受体和P2X 3受体蛋白含量明显升高(P<0.05)。与CCI组比较,BD组模型制备后l、3、7、10、14 d TWL明显延长,MWT明显升高,模型制备后7 d DRG组织Sigma-1受体和P2X 3受体蛋白含量明显降低(P<0.05)。模型制备后7、14 d CCI组中DRG组织Sigma-1受体与P2X 3受体共表达、共沉淀。结论Sigma-1受体和P2X 3受体在DRG中共表达,且存在共沉淀现象,抑制Sigma-1受体可以降低P2X 3受体蛋白含量,缓解大鼠神经病理性痛。

基于参考电压修正的双级矩阵变换器Delta-Sigma调制

Delta-Sigma调制(DSM)可在无需随机过程统计特性和复杂谐波理论分析的基础上,依托其过采样特性实现电力电子变换器变频调制。双级矩阵变换器(TSMC)作为一种理想的“全硅”交-交变换器,若能够将DSM引入TSMC,可进一步优化其电磁干扰(EMI)水平和运行效率,但TSMC的直流链电压波动问题导致TSMC-DSM策略难以直接实现。针对TSMC-DSM实现问题,该文提出一种基于参考电压修正的DSM策略。在所提方法中,通过解析TSMC整流级调制过程,将逆变级参考电压按照整流级矢量作用顺序进行修正,并依次获得各扇区参考电压修正系数。最后,在两相坐标系下分别构建两个DSM调制器,并将修正后的逆变级电压参考值引入DSM调制器以实现高性能TSMC-DSM策略。实验结果表明,所提策略能够对输出电压、电流频谱进行合理整形以减少系统对外部的电磁干扰,同时具备优良的电压传输比和动态调制性能。

一种sigma-delta ADC数字抽取滤波器设计与实现

数字滤波器是sigma-delta模数转换器的主要组成部分,用于对调制器输出信号的滤波和抽取。本文设计的数字滤波器是由间接型级联积分梳状滤波器组成。在说明CIC滤波器原理的基础上,通过Verilog实现并验证其功能与性能。

二氧化碳-水-岩作用机理及微观模拟方法研究进展

系统综述CO_(2)-水-岩复杂作用机理、多孔介质反应输运(溶解、沉淀及沉淀运移)微观模拟、CO_(2)-水-岩系统微观模拟3个方面的研究进展,指出目前研究存在的主要问题并提出了关于未来研究方向的建议。CO_(2)注入储集层后,不仅存在常规渗流体系的流动和传质作用,还会产生溶解、沉淀及沉淀运移等特殊物理化学现象,其耦合作用导致多孔介质的孔渗参数变化规律复杂。孔隙尺度的微观渗流模拟,可以得到孔喉三维空间内的详细信息,且能显性观察到多孔介质流-固界面随反应的变化。目前研究主要在复杂作用机理解耦合、多矿物差异性反应表征、沉淀生成机理及表征(晶体成核和矿物脱落)、沉淀-流体相互作用模拟方法、多物理化学过程耦合渗流机制等方面存在局限。未来研究中,需要创新实验方法对“溶解—沉淀—沉淀运移”解耦合,提高矿物地球化学反应相关参数实验测试的准确度,在不同沉淀机理可靠表征的基础上,建立沉淀-流体相互作用模拟方法,并有机耦合各个物理化学过程,最终实现对CO_(2)-水-岩系统中“溶解—沉淀—沉淀运移”的耦合渗流模拟。

老年急性脑梗死患者血清Del-1和IL-17水平变化及与梗死面积和预后的关系

目的 探究老年急性脑梗死(ACI)患者血清内皮发育调节基因-1(Del-1)、白细胞介素-17(IL-17)水平与脑梗死面积、病情严重程度及预后的关系。方法 回顾性收集2019-01-2021-12厦门大学附属东南医院收治的126例老年ACI患者(病例组)及105名健康体检者(对照组)的临床资料,根据脑梗死面积将病例组患者分为大面积梗死组(梗死最大直径>5 cm,n=14)、中面积梗死组(梗死最大直径3~5 cm,n=53)和小面积梗死组(梗死最大直径<3 cm,n=59);根据NIHSS评分分为重症组(NIHSS评分≥16分,n=13)、中症组(5分<NIHSS评分<15分,n=58)和轻症组(NIHSS评分≤5分,n=55);根据m RS评分分为预后良好组(mRS评分≤2分,n=81)和预后不良组(mRS评分>2分,n=45)。采用荧光免疫法检测血清Del-1、IL-17水平,受试者工作特征(ROC)曲线评估血清Del-1、IL-17水平预测老年ACI患者预后的价值。结果 病例组吸烟史比例、收缩压、舒张压、糖化血红蛋白、血清IL-17水平均高于对照组,血清Del-1水平低于对照组(P<0.05)。不同脑梗死面积患者血清Del-1水平比较,小面积梗死组>中面积梗死组>大面积梗死组;血清IL-17水平比较,小面积梗死组<中面积梗死组<大面积梗死组(P<0.05)。轻症组血清Del-1水平高于中症组、重症组(P<0.05),不同病情严重程度患者血清IL-17水平比较,重症组>中症组>轻症组(P<0.05)。预后良好组患者血清Del-1水平高于预后不良组,血清IL-17水平低于预后不良组(P<0.05)。ROC曲线分析显示,血清Del-1、IL-17预测ACI患者预后的AUC值分别为0.763、0.747(P<0.05)。结论 老年ACI患者血清Del-1水平较低,IL-17水平较高,二者与患者脑梗死面积、病情严重程度和预后关系密切,可作为预测老年ACI患者预后的可靠指标。

基于混合式教学的“教-学-评”一体化实验教学体系探索

实验能力是医学专业研究生的重要科研能力,实验能力的培养与实验教学的方法与质量密切相关。文章针对传统实验教学受到时间和空间限制且评价指标较为单一的现状,提出构建基于线上自主学习和现场实践相结合的“教-学-评”一体化实验教学体系,建立覆盖课前线上自主学习、课堂现场实践、课后作业提交与考核教学全过程的评价体系,以评促学,以评促教,通过评价反馈激发学生的学习热情,改进教学内容和方法,不断探索与完善实验教学体系,提高实验教学质量,以期为培养具有实践能力与创新精神的医学科研人才发挥积极作用。

自身免疫疾病应用肿瘤坏死因子-α抑制剂后并发结核病33例临床特征分析

目的探讨自身免疫疾病患者应用肿瘤坏死因子-α抑制剂后并发结核病的临床特点、治疗及预后。方法收集2019年1月至2023年3月期间广州市胸科医院收治的33例应用生物制剂(肿瘤坏死因子-α抑制剂)后并发结核病患者的临床资料,其中男性25例,女性8例,中位年龄32岁,回顾性分析其临床症状、实验室检查结果、影像学及气管镜特征、病理特点、治疗及转归进行综合分析。结果常见临床表现为咳嗽(26/33)、咳痰(23/33)、发热(17/33)。发病多见于肺结核(32/33)、支气管结核(15/33)、纵隔及肺门淋巴结结核(11/33)。结核菌双侧全肺播散(21/33),结核菌肺内组织(支气管、纵隔肺门淋巴结、胸膜)播散(19/33),肺外结核(18/33),肺结核伴肺内组织或肺外结核(26/33)。血CD4+T淋巴细胞检测正常(23/33),血IGRA检测阳性(27/33)。肺部影像学粟粒性结节(8/33)。淋巴结组织病理为不典型肉芽肿结节。抗结核治疗疗程8~32个月。死亡1例。结论自身免疫疾病应用肿瘤坏死因子-α抑制剂后并发结核病患者以双肺病灶多见,易播散到肺内组织及全身多个器官,免疫功能下降,多需延长治疗疗程,经综合治疗多预后良好。

基于CFD-DEM的流-固耦合数值建模方法研究进展

随着土体渗流侵蚀研究的逐渐深入,对土颗粒流失和变形破坏机理的研究方法呈现出多尺度的特点。其中,计算流体力学-离散元耦合方法(CFD-DEM)为在细观尺度上研究流-固耦合相互作用对土体宏观力学特性的影响提供了一种行之有效的方法。针对CFD-DEM耦合方法在岩土工程领域应用现状,本文系统总结现有流-固耦合计算方法的优缺点,重点论述CFD-DEM耦合方法的建模策略,包括固相颗粒形状建模与粒间接触模型、流体相控制方程及参数计算方法,以及CFD-DEM耦合计算,并就相关问题进行深入探讨,最后提出了CFD-DEM耦合方法未来的发展方向。

小流域生态-岩土协同减灾原理与方法初探

随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体减灾功效。目前,受限于生态工程措施与岩土工程措施协同减灾原理不明,评估方法缺乏,导致二者无法有机结合并开展综合减灾效益评估。本文在基于自然解决方案的基础上,提出了山区小流域生态-岩土措施协同减灾的原理,即利用生态工程与岩土工程协作,通过坡面防护和沟道调控,形成稳定阶梯-深潭结构的生态工程-岩土工程措施协同减灾原理。在此基础上,结合地理信息系统和最优化原理,给出基于能量消减的小流域生态工程-岩土工程协同减灾功效的定量化评价方法,为规划、设计、物种选择以及生态工程与岩土工程对策的结合提供依据。

基于“马赛克战”的水下有人-无人作战使用探讨

通过对“马赛克战”概念的背景和特点进行分析,提出基于马赛克的水下攻防作战运用构想,构建基于马赛克的水下有人-无人作战网络,分析多域背景下水下OODA作战网络的构成,利用OODA作战环理论对水下马赛克作战网络作战能力进行分析,并提出水下马赛克作战网络对抗单个平台和对抗作战网络的使用方法。最后,从通信组网、集群使用、人工智能、察打一体等4个方面对“马赛克战”概念下水下无人航行器装备使用提出建议。

采用气相色谱-质谱指纹图谱鉴定铁木豆属木材

采用气相色谱-质谱指纹图谱分别鉴定平萼铁木豆、葱叶状铁木豆和马达加斯加铁木豆属木材。以二氯甲烷提取样品中的特定化合物,采用气相色谱-质谱法分析提取物,建立目标物色谱图。平萼铁木豆在保留时间25.1 min的最强吸收峰和22.3、22.6及23.4 min的次强吸收峰可作为平萼铁木豆的特征图谱,与其他两种铁木豆相区分。葱叶状铁木豆和马达加斯加铁木豆的最强吸收峰色谱保留时间均为16.3 min,葱叶状铁木豆的次强吸收峰色谱保留时间为18.5 min,另外还在色谱保留时间分别为19.4、19.8、24.3 min处有吸收峰,而马达加斯加铁木豆除在色谱保留时间17.7 min处有次强吸收峰外,还在色谱保留时间为23.4 min时有吸收峰。气相色谱-质谱法可用于平萼铁木豆、葱叶状铁木豆和马达加斯加铁木豆三类木材的鉴别。

东昆仑大格勒地区碱性岩-碳酸岩型铌矿勘查进展及找矿前景

铌广泛应用在冶金工业、原子能工业、航空航天工业、军事工业、电子工业、超导材料及医疗仪器等方面,是全球高度关注的关键矿产。碱性岩-碳酸岩型矿床赋存了世界上大部分的铌资源,而我国铌资源禀赋差,对外依存度大于90%。2021年青海省地质调查院在东昆仑大格勒地区发现了碱性岩-碳酸岩型铌矿,通过三年的勘查工作,圈定5条铌矿体,矿体延伸长160~1280 m,控制最大斜深800 m,矿体厚度4.3~115.7 m,Nb_(2)O_(5)平均品位0.092%~0.156%,伴生P_(2)O_(5)平均品位3.8%~5.6%。通过资源量估算,Nb_(2)O_(5)推断资源量超过10万吨,已达大型矿床规模。目前铌矿体在走向和倾向上延伸稳定,显示出良好的找矿前景。

磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸肌醇-3-激酶对原发性肝癌TACE治疗反应的预测作用

目的探讨经导管动脉化疗栓塞术(TACE)治疗的原发性肝癌患者磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸肌醇-3-激酶(PIK3CA)的表达及其与TACE治疗反应的相关性。方法从TCGA数据库下载425例肝癌患者PIK3CA的表达量。利用GSE104580数据集内TACE治疗敏感和不敏感患者癌组织PIK3CA表达量,分析两组基因表达差异,绘制ROC曲线分析TACE治疗敏感性与PIK3CA表达的相关性。从GSE14520数据集下载具有完整临床资料、接受TACE治疗的肝细胞癌27例,基于PIK3CA的表达量最佳截断值,分成PIK3CA高表达组和PIK3CA低表达组,比较两组患者的临床资料。应用“survminer”R包进行Kaplan-Meier生存分析。结果肝癌组织PIK3CA表达明显高于癌旁组织;TACE不敏感患者癌组织PIK3CA表达量高于TACE敏感患者,TACE治疗敏感性与PIK3CA表达相关性的ROC曲线下面积(AUC)为0.645;生存分析显示PIK3CA表达量越低,患者生存时间越长,且1、2、3年的AUC分别为0.765、0.713、0.633。结论PIK3CA对于肝细胞癌有一定的诊断价值,有可能作为TACE治疗敏感性的预测指标。

健脾益肠散对溃疡性结肠炎大鼠NLRP3信号通路IL-1β、IL-18表达的影响

目的探讨健脾益肠散对溃疡性结肠炎(UC)模型大鼠NLRP3信号通路白细胞介素(IL)-1β、IL-18表达的影响。方法从40只SD大鼠随机选取10只作为正常组,其余大鼠自由饮用5%硫酸葡聚糖溶液7 d制备UC大鼠模型,将成模大鼠随机分为模型组、柳氮磺吡啶组和健脾益肠散组,每组10只。健脾益肠散组和柳氮磺吡啶组予相应药液灌胃,正常组和模型组予等体积蒸馏水灌胃,连续14 d。观察大鼠一般状况,并进行疾病活动指数(DAI)评分,ELISA检测大鼠血清核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、胱天蛋白酶1(Caspase-l)含量,免疫组化染色、Western blot和RT-PCR检测结肠组织IL-1β、IL-18蛋白及mRNA表达。结果与正常组比较,模型组大鼠一般状况较差,DAI评分显著升高(P<0.01),血清NLRP3、ASC、Caspase-l含量显著增加(P<0.01),结肠组织IL-1β、IL-18蛋白和mRNA表达均显著升高(P<0.01);与模型组比较,健脾益肠散组和柳氮磺嘧啶组大鼠一般状况明显好转,DAI评分显著降低(P<0.01),血清NLRP3、ASC、Caspase-l含量明显减少(P<0.05,P<0.01),结肠组织IL-1β、IL-18蛋白和mRNA表达均明显降低(P<0.05,P<0.01)。结论健脾益肠散可抑制NLRP3信号通路IL-1β、IL-18表达,改善结肠免疫炎症损伤,发挥治疗UC作用。

基于UHPLC-Q-Exactive Orbitrap HRMS技术结合化学计量学方法的不同干燥处理杜仲叶成分分析

采用基于液质联用的非靶向代谢组学技术结合化学计量学数据自动解析软件AntDAS-LCHRMS分析了4种不同干燥处理(冻干、热泵烘干、电热烘干、晒干)杜仲叶样本中的化合物。杜仲叶样本数据由超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(UHPLC-Q-Exactive Orbitrap HRMS)分别在正、负离子模式下进行采集,经AntDAS-LCHRMS软件解析,共鉴定出71种差异性化合物,经标准品验证确定40种化合物,包括环烯醚萜类、有机酸类、黄酮类、氨基酸类、核苷类、维生素类等9类物质。其中,正、负离子模式下均可识别并验证的化合物有车叶草苷、绿原酸、芦丁、异槲皮苷、车叶草苷酸、京尼平苷等25种化合物。层次聚类分析(HCA)及主成分分析(PCA)结果均显示,相同处理的杜仲叶样本各自聚成一类,不同处理的杜仲叶样本可明显区分。热图分析进一步揭示了不同干燥处理杜仲叶样本中差异性化合物的含量变化。晒干处理样本中苯丙氨酸及色氨酸等氨基酸类物质的水平较高;冻干及热泵烘干处理样本中有机酸类、环烯醚萜类、糖类等含量较高;电热烘干样本中核苷类、黄酮类物质的含量较高;黄酮类物质在冻干、热泵烘干及晒干样本中差异较小。研究结果为不同干燥处理杜仲叶的成分分析、品质评价及其开发应用提供了科学依据,也可为其他复杂药用植物体系的化学成分分析提供参考。

黄芪-莪术-重楼配伍激活PERK/eIF2α/ATF4信号通路介导抑制结直肠癌生长转移作用研究

目的探讨黄芪-莪术-重楼(芪-术-蚤)配伍通过激活PERK/eIF2α/ATF4信号通路介导内质网应激(ER stress)抗结直肠癌生长、转移相关作用。方法BALB/c雄性小鼠30只随机分为假手术组、模型组、5-氟尿嘧啶(5-FU)组(25 mg·kg^(-1))、芪-术-蚤高剂量组(5.85 g·kg^(-1))、芪-术-蚤低剂量组(2.925 g·kg^(-1)),每组6只,构建结直肠癌原位移植瘤小鼠模型,给药15 d后,通过肿瘤体积大小变化评估芪-术-蚤配伍对肿瘤生长的干预效果;通过HE染色评估芪-术-蚤角药配伍干预后小鼠肝脏组织、肿瘤组织变化情况。采用ELISA法检测丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)水平变化;Western blot检测PERK/eIF2α/ATF4信号通路和上皮细胞-间充质转化(EMT)相关蛋白表达。结果与模型组相比,芪-术-蚤高剂量组肿瘤体积明显减小(P<0.0001)、肝脾转移灶较不明显,肝组织和肿瘤组织病理染色结果产生变化,下调氧化应激相关指标GSH-Px、SOD水平,上调MDA水平,上调ER stress相关蛋白磷酸化蛋白激酶R样内质网激酶(p-PERK)、磷酸化真核启动因子2α(p-eIF2α)、转录激活因子4(ATF4)等的表达,上调上皮型钙黏蛋白(E-cadherin)、下调神经型钙黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)、锌指转录因子(Snail)的蛋白表达水平,抑制EMT过程。结论芪-术-蚤角药配伍可能通过激活PERK/eIF2α/ATF4通路诱导持续的ER stress,影响结直肠癌EMT过程,从而抑制结直肠癌的生长转移。