隨著現代工業的發展，人機接口在工業生產以及社會生活中發揮著越來越重要的作用，同時，人機接口的各項技術問題也日益凸現出來，越來越受到世界各國的關注。 本課題就基于便攜式儀表人機接口的設計開展研究。設計的關鍵步驟包括：人機接口的軟硬件設計、實驗系統的搭建以及在一條天然氣管道上進行管道檢測實驗，驗證人機接口的實用性。 論文中介紹了人機接口技術的發展過程與現狀、人機接口系統的軟硬件詳細設計。人機接口硬件包括：ARM處理器控制核心、通信接口電路、LCD顯示接口電路、USB接口儲存電路；軟件包括人機接口的底層軟件與應用軟件。在實驗過程中，首先獲取一段有裂紋的天然氣管道，接著使用自行設計的采樣模塊檢測磁場信號，通過串口將數據發送到人機接口平臺，人機接口平臺使用嵌入式Linux作為操作系統，使用Qt程序在LCD上顯示實時曲線。而后人機接口將數據存儲在閃盤中，同時使用一系列算法程序對數據進行處理，最后利用檢測到的漏磁場法向分量HP（Y）的具有顯著特征的最大梯度值的位置來判斷裂紋的位置，再與實際的裂紋位置對比，得出可行性結論。經過大量的實驗，該系統可以很好的實現檢測目的，驗證了人機接口的實用性。
上傳時間： 2013-06-28
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智能電表、水表、煤/燃氣表、熱量表等大量地出現在人們的生活中，同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣，工作量大，工作效率低，不僅給用戶帶來不便，而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現象。隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發展，人工抄表已經逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數據集中處理器，是多對象自動抄表系統的通信橋梁，負責對各智能表的數據進行采集、存儲和管理，及時有效地向上位機傳輸數據并執行上位機發送的指令。提高多對象集中器數據處理能力，有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統AMRS（Automation Meter Reading System）目前需要解決的關鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復雜的通信與控制系統，提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本，集成了相當多的硬件資源，硬件的擴展和設計大大簡化，ARM9（S3C2410）為工業級芯片，抗干擾能力強，能夠適應運行現場的較惡劣環境，8/16位微控制器運算能力有限，對于較復雜的通信與控制算法難以順利完成；硬件平臺依賴性強，不利于軟件的開發、升級與移植；在缺乏多任務調度機制的情況下，應用軟件不僅實現難度大，且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠程抄表系統的總體結構進行研究，主要研究了多對象遠程抄表系統中集中器的軟件和硬件實現，對硬件資源進行了外圍擴展，對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計，使之具備了滿足使用需求的最小系統硬件資源，包括時鐘、復位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標準；電源電路為多對象集中器系統提供穩定電源；看門狗電路的設計保證多對象集中器系統可靠運行，防止系統死機；數據存儲器主要用于存儲參數、變量、集中器自身的參數，負責智能表的參數以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機之間的通信線路，采用CAN現場總線進行通信；下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信，采用RS-485總線進行通信。軟件設計上，主要針對多對象集中器的數據存儲功能和串行通訊功能進行程序編寫。基于ARM的多對象遠程抄表系統集中器可以實現多對象遠程抄表，提高了數據處理能力，有效完成了上下行通信，可靠性強，穩定性高，結構簡單。
上傳時間： 2013-06-07
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橫向磁通電機是近些年來出現的一種新型結構的電機，由于其轉矩密度和功率密度大的優點受到了廣泛的關注，但我國對該種電機的研究尚處于起步階段。 本課題是國家863計劃項目——“新型稀土永磁電機設計與集成技術(課題編號：2002AA324020)”中有關橫向磁通永磁同步電動機的部分。本課題的目標就是要充分發揮橫向磁通電機功率密度和轉矩密度大的優點，克服其功率因數低的缺點，對橫向磁通永磁同步電動機的磁場進行計算、分析，找出功率因數偏低的原因，并提出相應的改進方法和建議。在此基礎上進行樣機的研制，對理論成果進行驗證，并力爭樣機在性能和工藝指標上有所突破，部分指標達到國際領先水平。 本文介紹了橫向磁通永磁電機的特點及運行原理，并按照不同的分類方式介紹了橫向磁通電機的各種結構。三維磁場的有限元計算十分復雜、計算量大，因此傳統電機均采用簡化的二維磁場進行計算。但是橫向磁通電機由于結構特殊，無法采用簡化的二維磁場的計算方法進行分析。因此本文利用ANSYS軟件建立了樣機模型，對樣機進行了三維電磁場分析。在電磁場計算的基礎上，進行了電機空載反電勢，空載漏磁系數，電磁轉矩等相關參數的計算，討論了橫向磁通永磁同步電動機的結構變化對參數的影響。本文特別針對橫向磁通永磁電機功率因數較低這一問題進行了分析，找出了功率因數偏低的原因，提出了相應的改善方法和建議，對橫向磁通電機的理論研究和設計應用分析方法進行了探討。本文利用電磁場計算的結果，完成了電機運行特性仿真，克服了采用傳統磁路等效的方法帶來的誤差。最后，通過與樣機測試結果的對照研究，驗證和完善分析方法，并為進一步獲得性能更加優異的樣機奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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盤式永磁同步電動機是一種性能優越、但結構特殊的電動機。作為一種理想的驅動裝置，其應用范圍遍及航天、國防、工農業生產和日常生活的各個領域。本文利用稀土永磁材料釹鐵硼的高矯頑力，提出了一種省卻了鐵心的雙轉子、單定子結構盤式無鐵心永磁同步電機，進一步減輕了電機的質量并消除轉矩脈動。 對電機的設計、性能預測都離不開電機電磁場的計算。不同于傳統的圓柱式徑向磁通電機，盤式無鐵心電機是軸向磁通電機，外加其無鐵心的結構，決定了該電機的磁場呈三維、開域分布。對它的電磁場分析，不能采用對待徑向磁通電機的化為二維磁場的分析方法。 本文研究的重點內容分為兩部分：(1)在盤式無鐵心永磁同步電機的結構上，建立其磁場三維模型，由三維有限元法計算三維電磁場，分析計算結果，并總結出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布規律。 (2)在磁場計算的基礎上，將Halbach型永磁體陣列的理論應用到磁鋼設計中來，提出磁鋼結構優化方案，研究出適合于盤式無鐵心永磁同步電機的磁鋼結構，以獲得理想的磁場波形和磁密值。 本文首先從磁路計算的方法入手，通過磁路計算分析出盤式無鐵心永磁同步電機的磁場分布特點。其后直接運用三維有限元法求解該電機的電磁場，分析計算結果。為了獲得低漏磁、高氣隙磁密值、正弦形的氣隙磁場分布，本文先后提出普通軸向充磁磁鋼結構、不等厚軸向充磁磁鋼結構并將Halbach陣列的理論應用到盤式無鐵心永磁同步電機的磁剛結構優化中，討論了三種不同角度的Halbach型永磁體陣列。最后為了簡化磁鋼的加工工藝，將不等厚永磁體陣列與Halbach永磁體陣列相結合，提出了最經濟、有效的改進型Halbach永磁體陣列，給出具體磁鋼尺寸，并運用ANSYS軟件對各種磁鋼結構產生的磁場進行結果仿真。
上傳時間： 2013-06-23
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本文闡述了一種基于UC3842 PWM 控制器的新型多路輸出反激式開關電源電路的設 計。該設計詳細給出了變壓器、漏感消除電路、啟動電路以及電壓電流反饋電路的設計過程。 實驗結果表明該電源性能優良。作為電機控制的電源模塊，具有很高的應用價值。 關鍵詞：電流型PWM；UC3842；反激式開關電源
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著集成電路工藝技術的進步，電子系統的構成發生了兩個重要的變化： 一個是數字信號處理和數字電路成為系統的核心，一個是整個電子系統可以集成在一個芯片上（稱為片上系統)。這些變化改變了模擬電路在電子系統中的作用，并且影響著模擬集成電路的發展。 數字電路不僅具有遠遠超過模擬電路的集成規模，而且具有可編程、靈活、易于附加功能、設計周期短、對噪聲和制造工藝誤差的抗擾性強等優點，因而大多數復雜系統以數字信號處理和數字電路為核心已成為必然的趨勢。雖然如此，模擬電路仍然是電子系統中非常重要的組成部分。這是因為我們接觸到的外部世界的物理量主要都是模擬量，比如圖像、聲音、壓力、溫度、濕度、重量等，要將它們變換為數字信號，需要模擬信號處理和數據轉換電路，如果這些電路性能不夠高，將會影響整個系統的性能。其次，系統中的許多功能不可能或很難用數字電路完成，如微弱信號放大，很高頻率和寬頻帶信號的實時處理等。因此，雖然模擬電路在系統中不再是核心，但作為固有的模擬世界與數字系統的接口，其地位和作用仍然十分重要。 片上系統要求將數字電路和模擬電路集成在一個芯片上，這希望模擬電路使用與數字電路相同的制造工藝。隨著MOS器件的線寬不斷減小，使MOS器件的性能不斷提高，MOS數字電路成為數字集成電路的主流，并因此促進了MOS模擬集成電路的迅速發展。為了適應電子系統功能的不斷擴展和性能的不斷提高，對模擬電路在降低電源電壓、提高工作頻率、擴大線性工作范圍和提高性能指標的精度和穩定度等方面提出更高要求，促進了新電路技術的發展。 作為研究生課程的教材，本書內容是在本科相關課程基礎上的深化和擴展，同時涉及實際設計中需要考慮的一些問題，重點介紹具有高工作頻率、低電源電壓和高工作穩定性的新電路技術和在電子系統中占有重要地位的功能電路及其中的新技術。全書共7章，大致可分為三個部分。第一部分包括第1章和第7章。第1章為MOS模擬集成電路基礎，比較全面地介紹MOS器件的工作原理和特性以及由MOS器件構成的基本單元電路，為學習本教材其他內容提供必要的知識。由于版圖設計與工藝參數對模擬集成電路性能的影響很大，因此第7章簡單介紹制造MOS模擬集成電路的CMOS工藝過程和版圖設計技術，讀者可以通過對該章所介紹的相關背景知識的了解，更深入地理解MOS器件和電路的特性，有助于更好地完成模擬集成電路的可實現性設計。第二部分為新電路技術，由第2章、第3章和第5章的部分組成，包括近年來逐步獲得廣泛應用的電流模電路、抽樣數據電路和對數域電路，它們在提高工作頻率、降低電源電壓、擴大線性工作范圍和提高性能指標的精度和穩定度方面具有明顯的潛力，同時它們也引入了一些模擬電路的新概念。這些內容有助于讀者開拓提高電路性能方面的思路。第2章介紹電流模電路的工作原理、特點和典型電路。與傳統的以電壓作為信號載體的電路不同，這是一種以電流作為信號載體的電路，雖然在電路中電壓和電流總是共同存在并相互作用的，但由于信號載體不同，不僅電路性能不同而且電路結構也不同。第3章介紹抽樣數據電路的特點和開關電容與開關電流電路的工作原理、分析方法與典型電路。抽樣數據電路類似于數字電路，處理的是時間離散信號，又類似于模擬電路，處理的是幅度連續信號，它比模擬電路具有穩定準確的時間常數，解決了模擬電路實際應用中的一大障礙。對數域電路在第5章中結合其在濾波器中的應用介紹，這類電路除具有良好的電性能外，還提出了一種利用器件的非線性特性實現線性電路的新思路。第三部分介紹幾個模擬電路的功能模塊，它們是電子系統中的關鍵組成部分，并且與信號和信號處理聯系密切，有助于在信號和電路間形成整體觀念。這部分包括第4章至第6章。第4章介紹數據轉換電路的技術指標和高精度與高速度轉換電路的構成、工作原理、特點和典型電路。第5章介紹模擬集成濾波器的設計方法和主要類型，包括連續時間濾波器、對數域濾波器和抽樣數據濾波器。第6章介紹通信系統中的收發器與射頻前端電路，包括收信器、發信器的技術指標、結構和典型電路。因為載波通信系統傳輸的是模擬信號，射頻前端電路的性能對整個通信系統有直接的影響，所以射頻集成電路已成為重要的研究課題。 〖〗高等模擬集成電路〖〗〖〗前言〖〗〖〗本書是在為研究生開設的“高等模擬集成電路”課程講義的基礎上整理而成，由董在望主編，第1、4、7章由李冬梅編寫，第6章由王志華編寫，第5章由李永明和董在望編寫，第2、3章由董在望編寫，李國林參加了部分章節的校核工作。 本書可作為信息與通信工程和電子科學與技術學科相關課程的研究生教材或教學參考書，也可作為本科教學參考書或選修課教材和供相關專業的工程技術人員參考。 清華大學出版社多位編輯為本書的出版做了卓有成效的工作，深致謝意。 限于編者水平，難免有錯誤和疏漏之處，歡迎批評指正。 目錄 1.1MOS器件基礎及器件模型 1.1.1結構及工作原理 1.1.2襯底調制效應 1.1.3小信號模型 1.1.4亞閾區效應 1.1.5短溝效應 1.1.6SPICE模型 1.2基本放大電路 1.2.1共源(CS)放大電路 1.2.2共漏(CD)放大電路 1.2.3共柵(CG)放大電路 1.2.4共源共柵(CSCG)放大電路 1.2.5差分放大電路 1.3電流源電路 1.3.1二極管連接的MOS器件 1.3.2基本鏡像電流源 1.3.3威爾遜電流源 1.3.4共源共柵電流源 1.3.5有源負載放大電路 1.4運算放大器 1.4.1運算放大器的主要參數 1.4.2單級運算放大器 1.4.3兩級運算放大器 1.4.4共模反饋(CMFB) 1.4.5運算放大器的頻率補償 1.5模擬開關 1.5.1導通電阻 1.5.2電荷注入與時鐘饋通 1.6帶隙基準電壓源 1.6.1工作原理 1.6.2與CMOS工藝兼容的帶隙基準電壓源 思考題 2電流模電路 2.1概述 2.1.1電流模電路的概念 2.1.2電流模電路的特點 2.2基本電流模電路 2.2.1電流鏡電路 2.2.2電流放大器 2.2.3電流模積分器 2.3電流模功能電路 2.3.1跨導線性電路 2.3.2電流傳輸器 2.4從電壓模電路變換到電流模電路 2.5電流模電路中的非理想效應 2.5.1MOSFET之間的失配 2.5.2寄生電容對頻率特性的影響 思考題 3抽樣數據電路 3.1開關電容電路和開關電流電路的基本分析方法 3.1.1開關電容電路的時域分析 3.1.2開關電流電路的時域分析 3.1.3抽樣數據電路的頻域分析 3.2開關電容電路 3.2.1開關電容單元電路 3.2.2開關電容電路的特點 3.2.3非理想因素的影響 3.3開關電流電路 3.3.1開關電流單元電路 3.3.2開關電流電路的特點 3.3.3非理想因素的影響 思考題 4A/D轉換器與D/A轉換器 4.1概述 4.1.1電子系統中的A/D與D/A轉換 4.1.2A/D與D/A轉換器的基本原理 4.1.3A/D與D/A轉換器的性能指標 4.1.4A/D與D/A轉換器的分類 4.1.5A/D與D/A轉換器中常用的數碼類型 4.2高速A/D轉換器 4.2.1全并行結構A/D轉換器 4.2.2兩步結構A/D轉換器 4.2.3插值與折疊結構A/D轉換器 4.2.4流水線結構A/D轉換器 4.2.5交織結構A/D轉換器 4.3高精度A/D轉換器 4.3.1逐次逼近型A/D轉換器 4.3.2雙斜率積分型A/D轉換器 4.3.3過采樣ΣΔA/D轉換器 4.4D/A轉換器 4.4.1電阻型D/A轉換器 4.4.2電流型D/A轉換器 4.4.3電容型D/A轉換器 思考題 5集成濾波器 5.1引言 5.1.1濾波器的數學描述 5.1.2濾波器的頻率特性 5.1.3濾波器設計的逼近方法 5.2連續時間濾波器 5.2.1連續時間濾波器的設計方法 5.2.2跨導電容（GmC）連續時間濾波器 5.2.3連續時間濾波器的片上自動調節電路 5.3對數域濾波器 5.3.1對數域電路概念及其特點 5.3.2對數域電路基本單元 5.3.3對數域濾波器 5.4抽樣數據濾波器 5.4.1設計方法 5.4.2SZ域映射 5.4.3開關電容電路轉換為開關電流電路的方法 思考題 6收發器與射頻前端電路 6.1通信系統中的射頻收發器 6.2集成收信器 6.2.1外差式接收與鏡像信號 6.2.2復數信號處理 6.2.3收信器前端結構 6.3集成發信器 6.3.1上變換器 6.3.2發信器結構 6.4收發器的技術指標 6.4.1噪聲性能 6.4.2靈敏度 6.4.3失真特性與線性度 6.4.4動態范圍 6.5射頻電路設計 6.5.1晶體管模型與參數 6.5.2噪聲 6.5.3集成無源器件 6.5.4低噪聲放大器 6.5.5混頻器 6.5.6頻率綜合器 6.5.7功率放大器 思考題 7CMOS集成電路制造工藝及版圖設計 7.1集成電路制造工藝簡介 7.1.1單晶生長與襯底制備 7.1.2光刻 7.1.3氧化 7.1.4擴散及離子注入 7.1.5化學氣相淀積（CVD） 7.1.6接觸與互連 7.2CMOS工藝流程與集成電路中的元件 7.2.1硅柵CMOS工藝流程 7.2.2CMOS集成電路中的無源元件 7.2.3CMOS集成電路中的寄生效應 7.3版圖設計 7.3.1硅柵CMOS集成電路的版圖構成 7.3.2版圖設計規則 7.3.3CMOS版圖設計技術 思考題
標簽： 模擬集成電路
上傳時間： 2013-11-13
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對反激變壓器漏感的一些認識_漏感與氣隙的大小關系不大。耦合系數隨著氣隙的增大而下降。氣隙增大會引起效率降低是因為Ipk的增大，漏感能量增大。氣隙增大會引起繞組損耗增大是因為氣隙擴散損耗的增大。
上傳時間： 2014-12-23
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場效應晶體管放大電路的動態分析 共源組態基本放大電路的動態分析 共漏組態基本放大電路的動態分析
上傳時間： 2013-10-30
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數字與模擬電路設計技巧IC與LSI的功能大幅提升使得高壓電路與電力電路除外，幾乎所有的電路都是由半導體組件所構成，雖然半導體組件高速、高頻化時會有EMI的困擾，不過為了充分發揮半導體組件應有的性能，電路板設計與封裝技術仍具有決定性的影響。 模擬與數字技術的融合由于IC與LSI半導體本身的高速化，同時為了使機器達到正常動作的目的，因此技術上的跨越競爭越來越激烈。雖然構成系統的電路未必有clock設計，但是毫無疑問的是系統的可靠度是建立在電子組件的選用、封裝技術、電路設計與成本，以及如何防止噪訊的產生與噪訊外漏等綜合考慮。機器小型化、高速化、多功能化使得低頻/高頻、大功率信號/小功率信號、高輸出阻抗/低輸出阻抗、大電流/小電流、模擬/數字電路，經常出現在同一個高封裝密度電路板，設計者身處如此的環境必需面對前所未有的設計思維挑戰，例如高穩定性電路與吵雜(noisy)性電路為鄰時，如果未將噪訊入侵高穩定性電路的對策視為設計重點，事后反復的設計變更往往成為無解的夢魘。模擬電路與高速數字電路混合設計也是如此，假設微小模擬信號增幅后再將full scale 5V的模擬信號，利用10bit A/D轉換器轉換成數字信號，由于分割幅寬祇有4.9mV，因此要正確讀取該電壓level并非易事，結果造成10bit以上的A/D轉換器面臨無法順利運作的窘境。另一典型實例是使用示波器量測某數字電路基板兩點相隔10cm的ground電位，理論上ground電位應該是零，然而實際上卻可觀測到4.9mV數倍甚至數十倍的脈沖噪訊(pulse noise)，如果該電位差是由模擬與數字混合電路的grand所造成的話，要測得4.9 mV的信號根本是不可能的事情，也就是說為了使模擬與數字混合電路順利動作，必需在封裝與電路設計有相對的對策，尤其是數字電路switching時，ground vance noise不會入侵analogue ground的防護對策，同時還需充分檢討各電路產生的電流回路(route)與電流大小，依此結果排除各種可能的干擾因素。以上介紹的實例都是設計模擬與數字混合電路時經常遇到的瓶頸，如果是設計12bit以上A/D轉換器時，它的困難度會更加復雜。
上傳時間： 2013-11-16
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LLC諧振變換器非常適合應用于高效率和高功率密度的場合，成為目前新型諧振變換器的典型代表。文章首先簡要介紹了半橋LLC諧振變換器的工作原理和優點，然后計算了主電路和控制電路的主要參數，并根據參數計算結果選擇電力電子元器件，最后研制并完善了實驗樣機。樣機實現了變壓器漏感充當諧振電感與變壓器勵磁電感和諧振電容諧振，主開關管實現ZVS，控制電路實現單管自舉驅動，驗證了文章的正確性和可行性。文章為后續研究奠定了理論和實驗基礎。
上傳時間： 2013-10-13
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