基于STM32的纳米线光电扫描成像系统研制

光电探测器能够检测不同波长的光线,能获取物体的光谱信息、光学成像和光通信等应用。从数据的采集,将数据绘制成图像,能直观看出物体的表面形貌、纹理或其他特征,给后续的研究提供了依据。本文采用STM32F103C8T6单片机作为核心控制单元,通过驱动模块搭载光电探测器扫描物体,WiFi模块将其数据传输到电脑端,通过上位机获取数字化的图像。

一种高精度流水线ADC系统设计与建模方法

针对传统模数转换器(analog to digital convertor,ADC)设计复杂度高、仿真迭代时间长的问题,提出了一种高精度ADC系统设计与建模方法。该方法以10 bit 50 MHz流水线ADC为例,首先选取分离采样架构,进行电路的s域变换理论分析;其次对电路中各种非理想噪声的表达式进行精确推导,根据系统中的运放功耗指标进行参数优化;最后分别在MATLAB和Cadence软件中建立模型,进行100点蒙特卡洛仿真。仿真结果表明,在TSMC 180 nm工艺失配下,该流水线ADC有效位数达到9.70 bit,无杂散动态范围维持在76 dB附近,微分非线性在0.3 LSB以内,积分非线性在0.5 LSB以内,核心功耗在8 mW,该分析方法在保证流水线ADC优异性能的同时,大幅提高了设计效率。

基于纳米银SERS防伪图案防伪标签研究

近年来,研制成本低,安全性能好,光化学性质稳定的新型防伪材料是信息安全的关键。本文采用化学还原法制备银纳米粒子,并将不同配体组合与银纳米粒子及油墨混合,制备用于防伪标签的SERS安全油墨。混合配体改善了复杂性和扩展了编码容量,使防伪标签难以复制。另外,SERS安全油墨与柔性衬底结合,克服了传统标签的难以贴附性。

基于GMR生物传感器的病原体检测研究进展

对当前病原体检测方法和磁性生物传感器的优势进行了简单阐述,分别介绍了巨磁阻(GMR)传感器在生物医学检测领域的应用优势、GMR效应的来源及常见的GMR传感器的结构类型,重点关注了GMR生物传感的基本原理,包括传感器在免疫分析领域的应用策略和传感器表面功能化的方法。总结了GMR生物传感器在病原体检测中的发展现状,重点阐述了GMR生物传感器在靶向标签、致病菌和病毒检测方面的实际应用。最后对当前GMR生物传感器在病原体检测领域面临的问题进行简要分析,对GMR生物传感器未来的应用前景进行了展望,为新一代可用于临床检测的GMR生物检测系统的开发奠定坚实的基础。

12 bit 100 MS/s Flash-SAR混合模数转换器设计

针对传统逐次逼近型模数转换器(Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter,SAR ADC)采样率和能量效率低等问题,设计了一款快闪型(Flash)与逐次逼近型(SAR)相结合的新型混合架构模数转换器。利用快闪型ADC一个时钟周期内可以转换出多个数字码的优势,提高了ADC的采样率。采用新型混合开关切换策略与分段电容阵列技术相结合提升了ADC的能量效率,减小了版图面积。同时,电路采用预放大动态锁存比较器以降低噪声和失调对ADC性能的影响。采用SMIC 0.11μm工艺后,仿真结果表明,在1.2 V的工作电压下,当采样速率为100 MS/s,输入信号频率为45.04 MHz时,输出信号的信号噪声失真比(Signal-to-Noise-and-Distortion Radio,SNDR)为69.26 dB,无杂散动态范围(Spurious-free Dynamic Range,SFDR)为82.10 dB,有效位数(Effective Numbers of Bits,ENOB)达到11.21 bit,功耗为5.72 mW,版图尺寸为380μm×110μm。

一种高电源抑制比低温漂带隙基准电压源设计

针对传统带隙基准电压源温度系数大、电源抑制比低等问题,设计了一种低温漂高电源抑制比的带隙基准电压源。将具有二阶温度项的亚阈值状态NMOS管漏电流转化为电压,以消除输出支路三极管的二阶温度项,实现二阶温度补偿;增加了一个前置的新型预稳压电路,以提高基准源的电源抑制能力。SMIC 180 nm CMOS工艺下的后仿真结果表明,当供电电压为3.3 V时,在-40~140℃,温度系数为3.05×10-6/℃;在低于1 kHz的频率范围内,电源电压抑制比(PSRR)为-105 dB,整体静态电流仅为32μA。

磁性MEMS传感器制备技术及生物传感应用研究进展

对磁性传感器件的微电子机械系统(MEMS)加工技术以及在生物医学检测方面的应用进行了简单阐述,分析了磁性生物传感技术的工作原理,重点介绍了巨磁阻抗(GMI)、巨磁阻(GMR)和微磁通门传感器的MEMS制备工艺,其中详述了磁性传感器的材料、几何尺寸、结构以及基底对其性能的影响,总结了磁性生物传感器在生物检测中的研究进展,重点阐述了磁性生物传感器在磁性标签、癌症标志物、食源性细菌、病毒以及细胞检测方面的应用。最后,对当前磁性生物传感器在生物医学检测领域面临的问题进行了简要分析,并对磁性生物传感器未来的应用前景进行了展望,以期为研发新一代可用于临床检测磁性生物检测系统打下良好的基础。

曲折结构钴基非晶薄带巨磁阻抗效应及其仿真分析

建立了曲折结构钴基非晶薄带近横向各向异性场巨磁阻抗效应的理论计算模型,通过Maxwell方程组以及带阻尼项的Landau-Lifshitz进动方程,对其巨磁阻抗效应(GMI)进行理论分析。着重讨论了曲折结构钴基非晶薄带的长度、宽度、线条间距以及工作频率和外加磁场等参数对GMI性能的影响。结果表明,在考虑非晶薄带微型化尺寸以及理想的GMI性能的情况下,曲折结构钴基非晶薄带的长度、宽度和线条间距之间存在一个比较理想的比例。根据理论计算结果,较为理想的结构参数分别为长度8 mm、间距60μm、宽度240μm,在工作频率为20 MHz的情况下,GMI比高达175%,理论计算结果为后续开展微型化薄带传感器的研制以及相关生物传感检测研究提供了一定的理论依据。