Design, Fabrication, and Modeling of CMOS-Compatible Double Photodiode

A double photodiode (PD) constructed by p+/N-well junction and N-well/p-sub junction was designed and fabricated in a UMC 0.18-μm CMOS process. Based on the device structure and mechanism of double PD, a novel small-signal equivalent circuit model considering the carrier transit effect and the parasitic RC time constant was presented. By this model with complete electronic components, the double PD can be incorporated in a commercial circuit simulator. The component values were extracted by fitting the measured S-parameters using simulated annealing algorithm, and a good agreement between the measurement and the simulation results was achieved. © 2017, Tianjin University and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器参数设计

研究了基于电力电子复合开关的限流式混合直流断路器。采用电力电子复合开关,以降低高压混合式直流断路器的电力电子功率器件串联数量;采用特殊设计的限流电路,在故障发生时抑制短路电流的上升速率,并可在线路断开后自行释放能量,避免感应过电压的产生。同时,对限流式混合直流断路器的参数设计原则及复合开关的配置方法进行了详细的推导,并对其正确性进行仿真验证。仿真结果证明,采用文中所述方法进行限流式混合直流断路器的设计,不仅可以在直流电路发生短路故障时有效限制短路电流上升率,降低短路电流开断难度,还可以显著减少器件串联数量,从而达到降低装置体积与成本的目的。

基于混杂系统模型的DC/DC电力电子电路参数辨识

基于混杂系统理论构建了电力电子电路的混杂系统模型,并基于该模型提出了电力电子电路参数辨识的一种方法,可应用于故障趋势判断和预知维护。文中给出了6种DC/DC电路的混杂系统模型,并以Buck电路的滤波电感、滤波电容及其等效串联电阻的参数辨识为例,通过实验验证了这一方法的有效性。

基于频域建模与遗传算法的电力电子电路参数辨识方法

研究电力电子电路参数辨识技术,提出了一种基于频域特性分析与遗传算法参数求解的电力电子电路参数辨识方法。以Buck电路为例,建立了电路频域模型,选择电感输入电压、电路输出电压作为监测信号,利用快速傅里叶变换对监测信号进行频域分析,得到电路模型频率响应特性;依据电路频域模型及频响特性,选择适当的频率点并利用遗传算法对电路参数进行辨识。实验结果表明,新方法能够有效实现电力电子电路参数辨识。

基于BPNN的电力电子电路参数性故障诊断方法

提出了一种基于BP神经网络的电力电子电路参数性故障的在线诊断方法。通过研究电路中关键元器件的失效机理及电路整体性能的退化规律,选择输出电压基准变化率作为电路的故障特征参数,并确定故障阈值;利用BPNN对元器件参数及电路工作参数进行辨识,依据辨识结果获取电路故障特征参数,并将其与故障阈值比较,实现在线故障诊断。对典型Boost电路进行了仿真验证,结果表明该方法能够实时有效地实现电力电子电路的在线故障诊断。

兼顾电感电流连续导通和断续运行模式的DC/DC电路建模和参数辨识

电力电子电路作为开关型功率变换器,其离散事件与连续时间动态特性相互作用,使其呈现混杂系统的动态特征。给出电力电子电路基于混杂系统的统一模型,并在此模型的基础上提出一种能应用于故障诊断的参数辨识法。建立Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、反激式直流变换、正激式直流变换等6种DC/DC电路的混杂系统模型,并且上述模型兼顾了电感电流运行在连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)。基于上述模型,以Buck电路为例,给出应用最小二乘算法对该模型的参数进行辨识的方法。通过Buck电路的滤波电感、滤波电容和电容ESR的辨识实验验证了这一方法的有效性。

LCL型非接触电能传输系统电路特性分析及参数配置方法

将二端口电路理论引用到非接触电能传输(CPT)系统中,通过二端口理论对LCL复合补偿型CPT系统进行建模分析,发现了其输入与输出电压间的倍数关系。同时,对耦合机构进行了重新建模,使其分析变得简单明了。在此基础上,给出了整个系统的参数配置方式,并分析了其输出电压和功率、效率特性。为证明此参数配置方式优越性,推导了SS型CPT系统的输出功率公式,并进行对比。结果发现所述方式能够输出更大的电压和功率,仿真和实验同样证明了所述结论。

基于LS-SVM的电力电子电路故障预测方法

针对现有电力电子电路故障预测技术的不足,提出将电路特征性能参数和最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)预测算法结合,对电力电子电路进行故障预测。以Buck电路为例,选择电路输出电压作为监测信号,提取输出电压平均值及纹波值作为电路特征性能参数,并利用LS-SVM回归算法实现故障预测。实验结果表明,利用LS-SVM对电路输出平均电压与输出纹波电压的预测相对误差均低于2%,能够跟踪故障特征性能参数的变化趋势,有效实现电力电子电路故障预测。

夹心式复合变幅杆换能器频率方程的推导

应用复合变幅杆及夹心式换能器结构,研制了一种新型夹心式发射换能器。根据等效电路理论推导了这种夹心式复合变幅杆换能器的等效电路模型,得出了换能器频率方程。考虑黄铜电极片对压电振子的密度及等效纵波声速的影响,应用等效参数理论修正了频率方程。通过实验验证,误差由修正前的2.09%降低到修正后的0.64%。

基于LabVIEW的电子线路板测试系统的实现

采用计算机、数据采集卡等硬件与在LabVIEW虚拟仪器平台上开发的软件构成了一套完整的、全自动的电子线路板测试系统。从硬件和软件功能两方面对测试系统的实现方法及功能进行了详细的介绍。经实际应用表明,该系统具有测试精度高、开发成本低、抗干扰能力强、检测效率高、操作简单等优点。

用Multisim分析二阶低通滤波器电路

以Multisim为平台分析了二阶低通滤波器电路。使用虚拟示波器等虚拟元件,采用交流分析方法和参数扫描分析方法仿真分析了二阶低通滤波器电路的工作特性,及各元件参数对输入输出特性的影响,并演示了Multisim中虚拟仪器及各种分析方法的使用。仿真得到了该电路在低频状态下的通带电压放大倍数AUP=2,电路的截止频率fP=148.495 2 Hz。仿真结果与理论计算相符。

电动汽车无线充电系统线圈参数的仿真与设计

磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的大功率高效率的能量传输,更加适用于电动汽车的无线充电。线圈作为该技术的核心部件,合理的线圈参数设计能够有效地提高系统的输出功率和传输效率。为此,首先介绍了该技术的工作原理并基于等效电路理论建模。其次描述了该技术在电动汽车无线充电中的应用。再次利用MATLAB仿真分析了线圈参数对系统传输性能的影响,得出结论:存在最佳匝数和平均半径使系统的输出功率和传输效率达到最大。随后对适用于电动汽车无线充电的线圈参数进行设计,设计的系统在传输距离为0.3 m时,输出功率为1.60 kW,传输效率可达到96%。最后通过Pspice仿真证明了参数设计的可行性。

兼顾后续分类器的小波特征选择及在模拟电路故障诊断中的应用

针对模拟电路故障诊断中的特征选择问题,提出了一种兼顾后续支持向量机分类器的小波特征选择技术。新方法利用核函数把特征的评估标准映射至高维空间进行计算,从而在特征的评估和后续支持向量机分类器之间建立联系,并在特征选择阶段解决了核函数的参数设计问题。另外,新方法考虑了所需故障分类器的结构信息,因此选择的小波特征更适合后续分类器使用,从而能够提高模拟电路故障的诊断精度。仿真和实际电路的实验结果均验证了所提出技术的有效性和正确性。

电力电子变换器开关拓扑的图论分析方法

提出了适用于电力电子变换器拓扑分析的广义连接矩阵,用于判别给定拓扑的电力电子变换器的开关路径,为分析变换器的开关模式提供了一种新的方法。同时,通过将变换器实际开关电路模态与电路设计的正常工作模态比较,可以判断变换器是否存在非设计要求的潜在开关路径,以便设计者及时对变换器的开关结构进行改进。最后,以三相PWM整流器和零电流谐振开关电容变换器为例,进行了详细的应用研究分析,验证实例证明了所提出方法是正确和有效的。

基于Multisim八音阶电子琴的设计与仿真

介绍了以RC串并联选频网络为主振电路的电子琴设计方法,给出了八音阶电子琴电路参数的设计方法和一组参数值。并采用Multisim10对RC串并联正弦波振荡电路进行了设计仿真。结果证明,用模拟电路方法制作电子琴结构简单,而且成本低廉,符合C音调基准音标准。

基于电路等效的磷酸铁锂材料电池建模研究

为了完整地了解磷酸铁锂电池的内部结构及工作特性,需要进行等效建模对其进行精确的参数辨识。以容量10Ah的磷酸铁锂电池为研究对象,选取PNGV模型进行特性分析,并用最小二乘法进行参数辨识。通过磷酸铁锂电池的充放电实验,表征出电池的充放电特性;通过OCV与SOC的标定实验,拟合出OCV与SOC之间的函数关系;通过HPPC实验研究,利用公式对模型各个参数进行计算,再通过最小二乘法拟合得到各参数的非线性规律。通过实验估算出PNGV模型中电容Cb的变化趋势,在客观上体现出电池对电量变化的敏感程度。以上几种实验结果表明,模型仿真与实测结果之间的误差平均值约为3.062 mV,最大误差为37 mV,基本反映出磷酸铁锂电池的工作特性,为动力电池的SOC估算及磷酸铁锂电池应用领域的仿真研究提供了理论基础。

“高频电子线路”课程思政教学实践

"高频电子线路"是电子通信类专业一门重要的专业基础课,针对该课程开展课程思政,有助于使学生树立专业自信,使学生懂得习近平新时代中国特色社会主义思想的基本内涵,增强"四个自信",训练哲学思维,树立科学精神。文章介绍了"高频电子线路"课程思政的主题规划,阐述了课程思政的实施途径,重点阐述课程思政的组织模式和教学方法。

噪声电路理论发展现状综述

本文对低噪声电子学的研究意义及其历史作一简明回顾,详细综述了噪声电路理论的发展现状,指出了问题所在,并给出了解决的方法。

微带多电容负载阻抗匹配模型和计算

分析了多抽头微带取样传输线的波形失真问题,根据分布参数理论和微波传输线理论,提出基于集中参数原则的等效分布电容模型和基于分布参数理论的局部补偿模型,推导出阻抗匹配计算公式和计算方法,数值模拟和电路仿真结果表明,将两种方法联合应用进行补偿,可大大降低输出波形的失真程度。

封装基板过孔电特性建模方法

基于电路二端口网络理论,建立了过孔电学特性等效电路模型,给出了模型参数的提取过程。在分析比较物理模型和经验模型两种不同的模型参数提取方法及其优缺点的基础上,给出了过孔高频特性的经验模型及其模型参数。为验证经验模型的有效性,提出了基于仿真的快速验证方法。实验结果表明,该方法避免了实物测试验证所带来的测试误差,同时为降低建模成本提供了新思路。