在超深亞微米技術工藝下，布局成為超大規(guī)模集成電路物理設計中至關重要的一步。由于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programable Gate Array，F(xiàn)PGA)布線資源的預先確定性，使得FPGA的布局更為重要。本文以建立高性能、低擁擠的布局為目標，從FPGA芯片結構和布局算法兩方面進行了深入研究。論文提出了一種通用的層次式FPGA(HFPGA)結構模型及布局模型，并且給出了該模型的數(shù)學計算公式；提出將元件之間的層次距離轉化為線長的方法，實現(xiàn)了基于線網(wǎng)模型的高精度布局算法：提出利用矩形的對角線元件之間層次來代替線長，從而達到優(yōu)化線長的同時提高布通率的快速布局算法。實驗結果表明，兩種算法均在北卡羅來納微電子中心(MCNC)學術芯片測試案例上取得了較理想的布局實驗效果，為下一步的布線工作建立了良好的基礎接口，并且完成了初始布線的工作。本FPGA結構模型的提出和布局算法的實現(xiàn)也都為工業(yè)界提供了借鑒價值。
標簽： FPGA 驅動 布局 算法研究
上傳時間： 2013-04-24
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基于過采樣和∑-△噪聲整形技術的DAC能夠可靠地把數(shù)字信號轉換為高精度的模擬信號(大于等于16位)。采用這一架構進行數(shù)模轉換具有諸多優(yōu)點，例如極低的失配噪聲和更高的可靠性，便于實現(xiàn)嵌入式集成等，最重要的是可以得到其他DAC結構所無法達到的精度和動態(tài)范圍。在高精度測量，音頻轉換，汽車電子等領域有著廣泛的應用價值。 本文采用∑-△結構以FPGA方式實現(xiàn)了一個具有高精度的數(shù)模轉換器，在24比特的輸入信號下，達到了約150dB的信噪比。作為一個靈活的音頻DAC實現(xiàn)方案。該DAC可以對CD/DVD/HDCD/SACD等多種制式下的音頻信號進行處理，接受并轉換采樣率為32/44.1/48/88.2/96/192kHz，字長為16/18/20/24比特的PCM數(shù)據(jù)，具備良好的兼容性和通用性。 由于非線性和不穩(wěn)定性的存在，高階∑-△調(diào)制器的設計與實現(xiàn)存在較大的難度。本文綜合大量文獻中的經(jīng)驗原則和方法，闡述了穩(wěn)定的高階高精度調(diào)制器的設計流程；并據(jù)此設計了達到24bit精度和滿量程輸入范圍的的5階128倍調(diào)制器。本文創(chuàng)新性地提出了∑-△調(diào)制器的一種高效率流水線實現(xiàn)結構。分析表明，與其他常見的∑-△調(diào)制器實現(xiàn)結構相比，本方案具有結構簡單、運算單元少等優(yōu)點；此外在同樣信號采樣率下，調(diào)制器所需的時鐘頻率大大降低。 文中的過采樣濾波模塊采用三級半帶濾波器和一個可變CIC濾波器級聯(lián)組成，可以達到最高128倍的過采樣比，同時具有良好的通帶和阻帶特性。在半帶濾波器的設計中采用了CSD編碼，使結構得到了充分的簡化。 本文提出的過采樣DAC方案具有可重配置結構，讓使用者能夠方便地控制過采樣比和調(diào)制器階數(shù)。通過積分梳狀濾波器的配置，能夠獲得32/64/128倍的不同過采樣比，從而實現(xiàn)對于32～192kHz多種采樣率輸入的處理。在不同輸入字長情況下，通過調(diào)制器的重構，則可以將調(diào)制器由高精度的5階模式改變?yōu)楣母偷?階模式，滿足不同分辨率信號輸入時的不同精度要求。這是本文的另一創(chuàng)新之處。 目前，該過采樣DAC已經(jīng)在XilinxVirtexⅡ系列FPGA器件下得到硬件實現(xiàn)和驗證。測試表明，對于從32kHz到192kHz的不同輸入信號，該DAC模塊輸出1比特碼流的帶內(nèi)信噪比均能滿足24比特數(shù)據(jù)轉換應用的分辨率要求。
標簽： FPGA bit DAC 24
上傳時間： 2013-07-08
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針對傳統(tǒng)第二代電流傳輸器（CCII）電壓跟隨不理想的問題，提出了新型第二代電流傳輸器（CCCII）并通過采用新型第二代電流傳輸器（CCCII）構成二階電流模式帶通濾波器，此濾波器只需使用2個電流傳輸器和2個電容即可完成設計。設計結構簡單，其中心頻率可由電流傳輸器的偏置電流控制。利用HSpice軟件仿真分析并驗證了理論設計的準確性和可行性。
標簽： CCCII 電流模式 二階 帶通濾波器設計
上傳時間： 2013-11-15
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開關在電路中起接通信號或斷開信號的作用。最常見的可控開關是繼電器，當給驅動繼電器的驅動電路加高電平或低電平時，繼電器就吸合或釋放，其觸點接通或斷開電路。CMOS模擬開關是一種可控開關，它不象繼電器那樣可以用在大電流、高電壓場合，只適于處理幅度不超過其工作電壓、電流較小的模擬或數(shù)字信號。 一、常用CMOS模擬開關引腳功能和工作原理 1.四雙向模擬開關CD4066 CD4066 的引腳功能如圖1所示。每個封裝內(nèi)部有4個獨立的模擬開關，每個模擬開關有輸入、輸出、控制三個端子，其中輸入端和輸出端可互換。當控制端加高電平時，開關導通；當控制端加低電平時開關截止。模擬開關導通時，導通電阻為幾十歐姆；模擬開關截止時，呈現(xiàn)很高的阻抗，可以看成為開路。模擬開關可傳輸數(shù)字信號和模擬信號，可傳輸?shù)哪M信號的上限頻率為40MHz。各開關間的串擾很小，典型值為－50dB。
標簽： CMOS 模擬開關 工作原理
上傳時間： 2013-10-27
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半導體的產(chǎn)品很多，應用的場合非常廣泛，圖一是常見的幾種半導體元件外型。半導體元件一般是以接腳形式或外型來劃分類別，圖一中不同類別的英文縮寫名稱原文為 PDID：Plastic Dual Inline Package SOP：Small Outline Package SOJ：Small Outline J-Lead Package PLCC：Plastic Leaded Chip Carrier QFP：Quad Flat Package PGA：Pin Grid Array BGA：Ball Grid Array 雖然半導體元件的外型種類很多，在電路板上常用的組裝方式有二種，一種是插入電路板的銲孔或腳座，如PDIP、PGA，另一種是貼附在電路板表面的銲墊上，如SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA。 從半導體元件的外觀，只看到從包覆的膠體或陶瓷中伸出的接腳，而半導體元件真正的的核心，是包覆在膠體或陶瓷內(nèi)一片非常小的晶片，透過伸出的接腳與外部做資訊傳輸。圖二是一片EPROM元件，從上方的玻璃窗可看到內(nèi)部的晶片，圖三是以顯微鏡將內(nèi)部的晶片放大，可以看到晶片以多條銲線連接四周的接腳，這些接腳向外延伸並穿出膠體，成為晶片與外界通訊的道路。請注意圖三中有一條銲線從中斷裂，那是使用不當引發(fā)過電流而燒毀，致使晶片失去功能，這也是一般晶片遭到損毀而失效的原因之一。 圖四是常見的LED，也就是發(fā)光二極體，其內(nèi)部也是一顆晶片，圖五是以顯微鏡正視LED的頂端，可從透明的膠體中隱約的看到一片方型的晶片及一條金色的銲線，若以LED二支接腳的極性來做分別，晶片是貼附在負極的腳上，經(jīng)由銲線連接正極的腳。當LED通過正向電流時，晶片會發(fā)光而使LED發(fā)亮，如圖六所示。 半導體元件的製作分成兩段的製造程序，前一段是先製造元件的核心─晶片，稱為晶圓製造；後一段是將晶中片加以封裝成最後產(chǎn)品，稱為IC封裝製程，又可細分成晶圓切割、黏晶、銲線、封膠、印字、剪切成型等加工步驟，在本章節(jié)中將簡介這兩段的製造程序。
標簽： 封裝 IC封裝 制程
上傳時間： 2014-01-20
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在汽車、工業(yè)和電信行業(yè)的設計師當中，使用高功率升壓型轉換器的現(xiàn)像正變得越來越普遍。當需要 300W 或更高的功率時，必須在功率器件中實現(xiàn)高效率 (低功率損耗)，以免除增設龐大散熱器和采用強迫通風冷卻的需要
標簽： 348W 升壓型轉換器 功率 散熱器
上傳時間： 2014-12-01
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38V/100A可直接并聯(lián)大功率AC/DC變換器 隨著電力電子技術的發(fā)展，電源技術被廣泛應用于計算機、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領域，涉及到國民經(jīng)濟各行各業(yè)。特別是近年來，隨著IGBT的廣泛應用，開關電源向更大功率方向發(fā)展。研制各種各樣的大功率，高性能的開關電源成為趨勢。某電源系統(tǒng)要求輸入電壓為AC220V，輸出電壓為DC38V，輸出電流為100A，輸出電壓低紋波，功率因數(shù)>0.9，必要時多臺電源可以直接并聯(lián)使用，并聯(lián)時的負載不均衡度<5％。 設計采用了AC/DC/AC/DC變換方案。一次整流后的直流電壓，經(jīng)過有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，再經(jīng)半橋變換電路逆變后，由高頻變壓器隔離降壓，最后整流輸出直流電壓。系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)有DC/DC電路、功率因數(shù)校正電路、PWM控制電路、均流電路和保護電路等。 1 有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié) 由于系統(tǒng)的功率因數(shù)要求0.9以上，采用二極管整流是不能滿足要求的，所以，加入了有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)。采用UC3854A/B控制芯片來組成功率因數(shù)電路。UC3854A/B是Unitrode公司一種新的高功率因數(shù)校正器集成控制電路芯片，是在UC3854基礎上的改進。其特點是：采用平均電流控制，功率因數(shù)接近1，高帶寬，限制電網(wǎng)電流失真≤3％[1]。圖1是由UC3854A/B控制的有源功率因數(shù)校正電路。 該電路由兩部分組成。UC3854A/B及外圍元器件構成控制部分，實現(xiàn)對網(wǎng)側輸入電流和輸出電壓的控制。功率部分由L2，C5，V等元器件構成Boost升壓電路。開關管V選擇西門康公司的SKM75GB123D模塊，其工作頻率選在35kHz。升壓電感L2為2mH/20A。C5采用四個450V/470μF的電解電容并聯(lián)。因為，設計的PFC電路主要是用在大功率DC/DC電路中，所以，在負載輕的時候不進行功率因數(shù)校正，當負載較大時功率因數(shù)校正電路自動投入使用。此部分控制由圖1中的比較器部分來實現(xiàn)。R10及R11是負載檢測電阻。當負載較輕時，R10及R11上檢測的信號輸入給比較器，使其輸出端為低電平，D2導通，給ENA(使能端)低電平使UC3854A/B封鎖。在負載較大時ENA為高電平才讓UC3854A/B工作。D3接到SS（軟啟動端），在負載輕時D3導通，使SS為低電平；當負載增大要求UC3854A/B工作時，SS端電位從零緩慢升高，控制輸出脈沖占空比慢慢增大實現(xiàn)軟啟動。 2 DC/DC主電路及控制部分分析 2.1 DC/DC主電路拓撲 在大功率高頻開關電源中，常用的主變換電路有推挽電路、半橋電路、全橋電路等[2]。其中推挽電路的開關器件少，輸出功率大，但開關管承受電壓高（為電源電壓的2倍），且變壓器有六個抽頭，結構復雜；全橋電路開關管承受的電壓不高，輸出功率大，但是需要的開關器件多（4個），驅動電路復雜。半橋電路開關管承受的電壓低，開關器件少，驅動簡單。根據(jù)對各種拓撲方案的工程化實現(xiàn)難度，電氣性能以及成本等指標的綜合比較，本電源選用半橋式DC/DC變換器作為主電路。圖2為大功率開關電源的主電路拓撲圖。
標簽： 100 38 AC DC
上傳時間： 2013-11-13
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娛樂 機 器 人作為機器人的一個重要分支，已經(jīng)發(fā)展為一種產(chǎn)業(yè)。舞蹈機器人是娛樂機器人的一種，它集軟件和硬件于一身，而控制系統(tǒng)是機器人的核心，在機器人中發(fā)揮著重要的作用。本 文針 對 舞蹈機器人控制系統(tǒng)的設計過程，主要研究其硬件電路設計、軟件程序設計和關鍵算法。在分 析 了 機器人性能要求和相關控制方法的基礎上，提出了基于上下位機的控制結構，通過無線通信方式傳輸數(shù)據(jù)和指令，從而實現(xiàn)機器人的遙控。硬 件 設 計過程中，以提高集成度、減小體積、提高性價比為設計原則，將各部分電路按照功能劃分。利用無線通訊模塊，實現(xiàn)上下位機之間的遠程通信;通過端口擴展，解決I/0資源緊張問題:采用CPLD對機器人驅動輪的脈沖進行反饋檢測，并加上四倍頻環(huán)節(jié)，提高了檢測精度;通過工2C總線擴展存儲器，滿足存放大量舞蹈動作數(shù)據(jù)的要求。軟 件 設 計過程中，采用模塊化的設計方法。在上位機設計友好的人機界面，以方便用戶設置控制參數(shù)和指令，實現(xiàn)舞蹈動作的可視化編輯。機器人行走過程中，采取數(shù)字PID算法，通過閉環(huán)反饋控制，實現(xiàn)機器人行走路徑的準確定位，并結合同步補償算法，可較好的解決機器人的直線行走問題。為 了 使 機器人的舞蹈動作更好地表現(xiàn)音樂的內(nèi)涵，提出一種基干音樂特征識別的策略，在音樂特征識別的基礎上結合專家系統(tǒng)、模糊控制等智能手段，通過舞蹈動作與音樂的自動匹配、同步演示等方法，從而最終實現(xiàn)舞蹈動作與音樂協(xié)調(diào)一致。
標簽： ATmega 8515L 8515 舞蹈機器人
上傳時間： 2013-10-14
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Keil C51使用詳解Keil C51 是美國Keil Software 公司出品的51 系列兼容單片機C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C 來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。第二節(jié) Keil C51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構C51 工具包的整體結構，如圖(1)所示，其中uVision 與Ishell 分別是C51 forWindows 和for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE 本身或其它編輯器編輯C 或匯編源文件。然后分別由C51 及A51 編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51 連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS 文件由OH51 轉換成標準的Hex 文件，以供調(diào)試器dScope51 或tScope51 使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM 中。圖(1) C51 工具包整體結構圖第三節(jié) Keil C51 工具包的安裝81. C51 for Dos在 Windows 下直接運行軟件包中DOS\C51DOS.exe 然后選擇安裝目錄即可。完畢后欲使系統(tǒng)正常工作須進行以下操作(設C:\C51 為安裝目錄)：修改 Autoexec.bat，加入path=C:\C51\BinSet C51LIB=C:\C51\LIBSet C51INC=C:\C51\INC然后運行Autoexec.bat2. C51 for Windows 的安裝及注意事項：在 Windows 下運行軟件包中WIN\Setup.exe，最好選擇安裝目錄與C51 for Dos相同，這樣設置最簡單(設安裝于C:\C51 目錄下)。然后將軟件包中crack 目錄中的文件拷入C:\C51\Bin 目錄下。第四節(jié) Keil C51 工具包各部分功能及使用簡介1. C51 與A51(1) C51C51 是C 語言編譯器，其使用方法為：C51 sourcefile[編譯控制指令]或者 C51 @ commandfile其中 sourcefile 為C 源文件(.C)。大量的編譯控制指令完成C51 編譯器的全部功能。包控C51 輸出文件C.LST，.OBJ，.I 和.SRC 文件的控制。源文件(.C)的控制等，詳見第五部分的具體介紹。而 Commandfile 為一個連接控制文件其內(nèi)容包括：.C 源文件及各編譯控制指令，它沒有固定的名字，開發(fā)人員可根據(jù)自己的習慣指定，它適于用控制指令較多的場合。(2) A51A51 是匯編語言編譯器，使用方法為：9A51 sourcefile[編譯控制指令]或 A51 @ commandfile其中sourcefile 為匯編源文件(.asm或.a51)，而編譯控制指令的使用與其它匯編如ASM語言類似，可參考其他匯編語言材料。Commandfile 同C51 中的Commandfile 類似，它使A51 使用和修改方便。2. L51 和BL51(1) L51L51 是Keil C51 軟件包提供的連接/定位器，其功能是將編譯生成的OBJ 文件與庫文件連接定位生成絕對目標文件(.ABS)，其使用方法為：L51 目標文件列表[庫文件列表] [to outputfile] [連接控制指令]或 L51 @Commandfile源程序的多個模塊分別經(jīng) C51 與A51 編譯后生成多個OBJ 文件，連接時，這些文件全列于目標文件列表中，作為輸入文件，如果還需與庫文件(.LiB)相連接，則庫文件也必須列在其后。outputfile 為輸文件名，缺少時為第一模塊名，后綴為.ABS。連接控制指令提供了連接定位時的所有控制功能。Commandfile 為連接控制文件，其具體內(nèi)容是包括了目標文件列表，庫文件列表及輸出文件、連接控制命令，以取代第一種繁瑣的格式，由于目標模塊庫文件大多不止1 個，因而第2 種方法較多見，這個文件名字也可由使用者隨意指定。(2) Bl51BL51 也是C51 軟件包的連接/定位器，其具有L51 的所有功能，此外它還具有以下3 點特別之處：a. 可以連接定位大于64kBytes 的程序。b. 具有代碼域及域切換功能(CodeBanking & Bank Switching)c. 可用于RTX51 操作系統(tǒng)RTX51 是一個實時多任務操作系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)的編程模式，甚至不必用main( )函數(shù)，單片機系統(tǒng)軟件向RTOS 發(fā)展是一種趨勢，這種趨勢對于186 和38610及68K 系列CPU 更為明顯和必須，對8051 因CPU 較為簡單，程序結構等都不太復雜，RTX51 作用顯得不太突出，其專業(yè)版軟件PK51 軟件包甚至不包括RTX51Full，而只有一個RTX51TINY 版本的RTOS。RTX51 TINY 適用于無外部RAM 的單片機系統(tǒng)，因而可用面很窄，在本文中不作介紹。Bank switching 技術因使用很少也不作介紹。3. DScope51，Tscope51 及Monitor51(1) dScope51dScope51 是一個源級調(diào)試器和模擬器，它可以調(diào)試由C51 編譯器、A51 匯編器、PL/M-51 編譯器及ASM－51 匯編器產(chǎn)生的程序。它不需目標板（for windows 也可通過mon51 接目標板），只能進行軟件模擬，但其功能強大，可模擬CPU 及其外圍器件，如內(nèi)部串口，外部I/O 及定時器等，能對嵌入式軟件功能進行有效測試。
標簽： Keil C51 使用詳解
上傳時間： 2013-11-01
上傳用戶：zhouxuepeng1
本文介紹了基于SRAM 查找表的現(xiàn)場可重配置FPGA 的結構和原理，及其配置方法，通過對多種配置方法的比較，提出了由單片機和EPROM 存儲器組成的串行配置方式。這種方式結構簡單，設計保密性好，易于升級，降低設計成本。在大規(guī)模可編程邏輯器件出現(xiàn)以前，把器件焊接在電路板上是設計數(shù)字系統(tǒng)的最后一步。當設計存在問題并解決后，設計者往往不得不重新設計印制電路板。設計周期長，設計效率低。CPLD 、FPGA 出現(xiàn)后，利用其在系統(tǒng)可編程或可重配置功能，設計者可以在進行邏輯設計而未進行電路設計時就把CPLD、FPGA 焊接在電路板上，然后在設計調(diào)試時可一次次隨心所欲的改變電路的硬件邏輯關系，而不用改變電路板的結構。
標簽： 單片機 現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間： 2013-10-29
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