目前的國內(nèi)的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號(hào)和數(shù)字圖像信號(hào),雖然視頻信號(hào)能夠直接在監(jiān)視器顯示,但是輸出的數(shù)字圖像信號(hào)占用存儲(chǔ)空間太大,不便于進(jìn)行傳輸。本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的數(shù)字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)并廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn),采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù),以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 新發(fā)展的H.264/AVC比原有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)大幅度提高了編碼效率,但其運(yùn)算復(fù)雜度也大大增加,本文簡要分析了H.264/AVC的復(fù)雜度及其優(yōu)化的途徑,給出了主要模塊的優(yōu)化算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償混合編碼方案,主要不同有:增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)預(yù)測能力,準(zhǔn)確匹配的較小塊變換,自適應(yīng)環(huán)內(nèi)濾波器,增強(qiáng)的熵編碼。測試結(jié)果表明這些新特征使H.264/AVC編碼器提高50%編碼效率的同時(shí),增加了一個(gè)數(shù)量級的復(fù)雜度。實(shí)際中恰當(dāng)?shù)厥褂肏.264/AVC編碼工具可以較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度得到與復(fù)雜配置相當(dāng)?shù)木幋a效率。故實(shí)際編碼系統(tǒng)開發(fā)需要在運(yùn)算復(fù)雜性和編碼效率之間進(jìn)行折衷、兼顧考慮。H.264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復(fù)雜度,也成倍增加算法的復(fù)雜度。針對它們的作用和實(shí)現(xiàn)方法的不同,可采用不同的硬件實(shí)現(xiàn)方法。本文基于上述思路進(jìn)行優(yōu)化,具體的工作包括:針對去塊濾波的復(fù)雜性,本文提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的算法,使其在節(jié)省了資源的同時(shí),很好的達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)所定義的性能。針對變換量化的復(fù)雜性,本文提出一種既滿足整體的硬件流水結(jié)構(gòu),又極大的降低了硬件資源的實(shí)現(xiàn)方法。針對碼率控制的實(shí)現(xiàn),本文提出了一種有別于傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的算法,在保證實(shí)時(shí)性的同時(shí),極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進(jìn)行Baseline Profile編碼器的研究,給出了一種實(shí)時(shí)編碼器結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了對高清圖像格式(720P)的實(shí)時(shí)編碼,并將其和當(dāng)前業(yè)界先進(jìn)水平進(jìn)行了對比,表明本文所實(shí)現(xiàn)得結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到當(dāng)前業(yè)界的先進(jìn)水平。
上傳時(shí)間: 2013-07-23
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問題,現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而,較慢的運(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時(shí)性要求較高場合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點(diǎn),從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。 本文對遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析,結(jié)合硬件自身的特點(diǎn),選用了適合硬件化的遺傳算子,設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架;為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性,同時(shí)提高算法的綜合性能,本文還對現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究,討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀,并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架,包括初始化群體、適應(yīng)度計(jì)算、選擇、交叉、變異、群體存儲(chǔ)和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接,并利用硬件描述語言編寫源代碼實(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時(shí)序仿真和下載等一系列步驟,實(shí)現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題,給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后,本文對硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進(jìn)行了討論,并對本課題未來的研究進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽: FPGA 算法 硬件 實(shí)現(xiàn)研究
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,指紋識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各種不同的領(lǐng)域。對于一般的指紋識(shí)別系統(tǒng),其設(shè)計(jì)要求具有很高的實(shí)時(shí)性和易用性,因此識(shí)別算法應(yīng)該具有較低的復(fù)雜度,較快的運(yùn)算速度,從而滿足實(shí)時(shí)性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識(shí)別算法采用不同的實(shí)現(xiàn)平臺(tái),使得指紋識(shí)別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實(shí)時(shí)性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera.公司開發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核,可以將它嵌入到FPGA內(nèi)部,與用戶自定義邏輯組建成一個(gè)基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。 本文在綜合考慮各種應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上,以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為理論基礎(chǔ),提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構(gòu)方案。對指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法和原理進(jìn)行了深入研究,合理的改進(jìn)了部分指紋識(shí)別算法;同時(shí)為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實(shí)現(xiàn)指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個(gè)方面: 1、對指紋圖像預(yù)處理、特征提取和特征匹配算法原理進(jìn)行闡述,同時(shí)改進(jìn)了指紋圖像的細(xì)化算法,提高了算法的性能,并設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu); 2、針對指紋圖像預(yù)處理模塊,包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向?yàn)V波,采用基于FPGA的硬件電路的方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在保證系統(tǒng)誤識(shí)率較低、可靠性高的基礎(chǔ)上,大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度; 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識(shí)別方法,提出采用多枚指紋唯一標(biāo)識(shí)身份,大大降低了識(shí)別系統(tǒng)的誤識(shí)率; 4、改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準(zhǔn)點(diǎn)的方法,同時(shí)結(jié)合可變界限盒思想進(jìn)行指紋特征匹配。 5、結(jié)合COM+技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),開發(fā)了后臺(tái)指紋特征匹配服務(wù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)信息交換。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所提出的系統(tǒng)構(gòu)架方案有效可行,基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、擴(kuò)展性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢,擁有廣闊的發(fā)展前景。
標(biāo)簽: FPGA 嵌入式 指紋識(shí)別 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)以其高壓縮比、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)在數(shù)字電視廣播、網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳輸、視頻實(shí)時(shí)通信等許多方面得到了廣泛應(yīng)用。提高H.264幀內(nèi)預(yù)測的速度,對于實(shí)時(shí)性要求較高的場合具有重大的意義。為此,論文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,針對H.264幀內(nèi)預(yù)測的軟件實(shí)現(xiàn)具有運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性差等缺點(diǎn),提出了一種基于FPGA的高并行、多流水線結(jié)構(gòu)的幀內(nèi)預(yù)測算法的硬件實(shí)現(xiàn)。 論文在詳細(xì)闡述H.264幀內(nèi)預(yù)測編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上,分析了17種預(yù)測模式算法,通過Matlab仿真建模,直觀地給出了預(yù)測模式的預(yù)測效果,并在JM12.2官方驗(yàn)證平臺(tái)上測試比較各種預(yù)測模式對編碼性能的影響,以此為根據(jù)對幀內(nèi)預(yù)測模式進(jìn)行裁剪。接著論文提出了基于FPGA的幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,將前段采集劍的RGB圖像通過色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成YCbCr圖像,存入片外SDRAM中,控制模塊負(fù)責(zé)讀寫數(shù)掘送入幀內(nèi)預(yù)測模塊進(jìn)行處理。幀內(nèi)預(yù)測模塊中,采用一種并行結(jié)構(gòu)的可配置處理單元,即先求和再移位最后限幅的電路結(jié)構(gòu),來計(jì)算各預(yù)測模式下的預(yù)測值,極大地減小了預(yù)測電路的復(fù)雜度。針對預(yù)測模式選擇算法,論文采用多模式并行運(yùn)算的方法,即多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的殘差計(jì)算模塊,同時(shí)計(jì)算各種預(yù)測模式對應(yīng)的SATD值,充分發(fā)揮FPGA高速并行處理的能力。其中Hadamard變換使用行列分離的變換方法,采用蝶形快速變換、流水線設(shè)計(jì)提高硬件的工作效率。最后,論文設(shè)計(jì)了LCD顯示模塊直觀地顯示所得到的最佳預(yù)測模式。 整個(gè)幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)被劃分成多個(gè)功能模塊,采用層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想,并采用流水線結(jié)構(gòu)和乒乓操作來提高系統(tǒng)的并行性、運(yùn)行速度和總線利用率。所有模塊用Verilog語言設(shè)計(jì),由Modelsim仿真和集成開發(fā)環(huán)境ISE9.1綜合。仿真與綜合結(jié)果表明,系統(tǒng)時(shí)鐘頻率最高達(dá)到106.7MHz。該設(shè)計(jì)在完成功能的基礎(chǔ)上,能夠較好地滿足實(shí)時(shí)性要求。論文對于研究基于FPGA的H.264視頻壓縮編碼系統(tǒng)進(jìn)行了有益的探索,具有一定的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽: H264 視頻編碼器 幀內(nèi)預(yù)測 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-07-21
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遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法,在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是,遺傳算法使用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí),會(huì)隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高,產(chǎn)生很大的計(jì)算延時(shí),這種計(jì)算的延時(shí)限制了遺傳算法在很多實(shí)時(shí)性要求較高場合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度,可以使用FPGA作為硬件平臺(tái),設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比,硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時(shí)性和并行性方面具有很大優(yōu)勢,但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對上述矛盾,使用基于功能的模塊化思想,將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺(tái)劃分成兩類模塊:系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對不同問題,可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下,選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺(tái),使用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲(chǔ)器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊,以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊,構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設(shè)計(jì)方法不僅使遺傳算法平臺(tái)在解決問題時(shí)具有更高的靈活性和通用性,而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對遺傳算法硬件平臺(tái)進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果,該硬件平臺(tái)表現(xiàn)良好,所求取的最優(yōu)解誤差均在1%以內(nèi)。相對于軟件實(shí)現(xiàn),該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時(shí),速度可以提高2個(gè)數(shù)量級。最后,本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型,并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺(tái)的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍,取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞:遺傳算法,硬件實(shí)現(xiàn),并行設(shè)計(jì),F(xiàn)PGA,TSP
標(biāo)簽: FPGA 算法 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間: 2013-06-15
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AD8397內(nèi)置兩個(gè)電壓反饋型運(yùn)算放大器,能夠以出色的線性度驅(qū)動(dòng)高負(fù)載。共發(fā)射極、軌到軌輸出級的輸出電壓能力優(yōu)于典型射隨輸出級,驅(qū)動(dòng)25 負(fù)載時(shí)擺幅可以達(dá)到任一供電軌的0.5 V范圍以內(nèi)。低失真、高輸出電流和寬輸出動(dòng)態(tài)范圍使AD8397特別適合要求高負(fù)載上大信號(hào)擺幅的應(yīng)用。
上傳時(shí)間: 2013-12-22
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電位計(jì)訊號(hào)轉(zhuǎn)換器 AT-PM1-P1-DN-ADL 1.產(chǎn)品說明 AT系列轉(zhuǎn)換器/分配器主要設(shè)計(jì)使用于一般訊號(hào)迴路中之轉(zhuǎn)換與隔離;如 4~20mA、0~10V、熱電偶(Type K, J, E, T)、熱電阻(Rtd-Pt100Ω)、荷重元、電位計(jì)(三線式)、電阻(二線式)及交流電壓/電流等訊號(hào),機(jī)種齊全。 此款薄型設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換器/分配器,除了能提供兩組訊號(hào)輸出(輸出間隔離)或24V激發(fā)電源供傳送器使用外,切換式電源亦提供了安裝的便利性。上方并設(shè)計(jì)了電源、輸入及輸出指示燈及可插拔式接線端子方便現(xiàn)場施工及工作狀態(tài)檢視。 2.產(chǎn)品特點(diǎn) 可選擇帶指撥開關(guān)切換,六種常規(guī)輸出信號(hào)0-5V/0~10V/1~5V/2~10V/4~20mA/ 0~20mA 可自行切換。 雙回路輸出完全隔離,可選擇不同信號(hào)。 設(shè)計(jì)了電源、輸入及輸出LED指示燈,方便現(xiàn)場工作狀態(tài)檢視。 規(guī)格選擇表中可指定選購0.1%精度 17.55mm薄型35mm導(dǎo)軌安裝。 依據(jù)CE國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)。 3.技術(shù)規(guī)格 用途:信號(hào)轉(zhuǎn)換及隔離 過載輸入能力:電流:10×額定10秒 第二組輸出:可選擇 輸入范圍:P1:0 Ω ~ 50.0 Ω / ~ 2.0 KΩ P2:0 Ω ~ 2.0 KΩ / ~ 100.0 KΩ 精確度: ≦±0.2% of F.S. ≦±0.1% of F.S. 偵測電壓:1.6V 輸入耗損: 交流電流:≤ 0.1VA; 交流電壓:≤ 0.15VA 反應(yīng)時(shí)間: ≤ 250msec (10%~90% of FS) 輸出波紋: ≤ ±0.1% of F.S. 滿量程校正范圍:≤ ±10% of F.S.,2組輸出可個(gè)別調(diào)整 零點(diǎn)校正范圍:≤ ±10% of F.S.,2組輸出可個(gè)別調(diào)整 隔離:AC 2.0 KV 輸出1與輸出2之間 隔離抗阻:DC 500V 100MΩ 工作電源: AC 85~265V/DC 100~300V, 50/60Hz 或 AC/DC 20~56V (選購規(guī)格) 消耗功率: DC 4W, AC 6.0VA 工作溫度: 0~60 ºC 工作濕度: 20~95% RH, 無結(jié)露 溫度系數(shù): ≤ 100PPM/ ºC (0~50 ºC) 儲(chǔ)存溫度: -10~70 ºC 保護(hù)等級: IP 42 振動(dòng)測試: 1~800 Hz, 3.175 g2/Hz 外觀尺寸: 94.0mm x 94.0mm x 17.5mm 外殼材質(zhì): ABS防火材料,UL94V0 安裝軌道: 35mm DIN導(dǎo)軌 (EN50022) 重量: 250g 安全規(guī)范(LVD): IEC 61010 (Installation category 3) EMC: EN 55011:2002; EN 61326:2003 EMI: EN 55011:2002; EN 61326:2003 常用規(guī)格:AT-PM1-P1-DN-ADL 電位計(jì)訊號(hào)轉(zhuǎn)換器,一組輸出,輸入范圍:0 Ω ~ 50.0 Ω / ~ 2.0 KΩ,輸出一組輸出4-20mA,工作電源AC/DC20-56V
標(biāo)簽: 電位計(jì) 訊號(hào) 轉(zhuǎn)換器
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現(xiàn)代相控陣?yán)走_(dá)為了保證空間功率合成精度需要高精度的雷達(dá)信號(hào),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種以AD9959為核心的高精度多通道雷達(dá)信號(hào)源。信號(hào)源利用多片AD9959產(chǎn)生32路正弦波、線性調(diào)頻以及相位編碼等多種信號(hào)形式,并設(shè)計(jì)采用AD8302對多路信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行檢測與調(diào)整。該信號(hào)源已應(yīng)用實(shí)際工程中,現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該信號(hào)源系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻信號(hào)頻率穩(wěn)定度高、相位幅度一致性好,完全滿足對信號(hào)源的性能指標(biāo)的要求。
上傳時(shí)間: 2013-11-22
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近年來,隨著集成電路工藝技術(shù)的進(jìn)步,電子系統(tǒng)的構(gòu)成發(fā)生了兩個(gè)重要的變化: 一個(gè)是數(shù)字信號(hào)處理和數(shù)字電路成為系統(tǒng)的核心,一個(gè)是整個(gè)電子系統(tǒng)可以集成在一個(gè)芯片上(稱為片上系統(tǒng))。這些變化改變了模擬電路在電子系統(tǒng)中的作用,并且影響著模擬集成電路的發(fā)展。 數(shù)字電路不僅具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過模擬電路的集成規(guī)模,而且具有可編程、靈活、易于附加功能、設(shè)計(jì)周期短、對噪聲和制造工藝誤差的抗擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因而大多數(shù)復(fù)雜系統(tǒng)以數(shù)字信號(hào)處理和數(shù)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(tǒng)中非常重要的組成部分。這是因?yàn)槲覀兘佑|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(shù)字信號(hào),需要模擬信號(hào)處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路,如果這些電路性能不夠高,將會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。其次,系統(tǒng)中的許多功能不可能或很難用數(shù)字電路完成,如微弱信號(hào)放大,很高頻率和寬頻帶信號(hào)的實(shí)時(shí)處理等。因此,雖然模擬電路在系統(tǒng)中不再是核心,但作為固有的模擬世界與數(shù)字系統(tǒng)的接口,其地位和作用仍然十分重要。 片上系統(tǒng)要求將數(shù)字電路和模擬電路集成在一個(gè)芯片上,這希望模擬電路使用與數(shù)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(shù)字電路成為數(shù)字集成電路的主流,并因此促進(jìn)了MOS模擬集成電路的迅速發(fā)展。為了適應(yīng)電子系統(tǒng)功能的不斷擴(kuò)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(kuò)大線性工作范圍和提高性能指標(biāo)的精度和穩(wěn)定度等方面提出更高要求,促進(jìn)了新電路技術(shù)的發(fā)展。 作為研究生課程的教材,本書內(nèi)容是在本科相關(guān)課程基礎(chǔ)上的深化和擴(kuò)展,同時(shí)涉及實(shí)際設(shè)計(jì)中需要考慮的一些問題,重點(diǎn)介紹具有高工作頻率、低電源電壓和高工作穩(wěn)定性的新電路技術(shù)和在電子系統(tǒng)中占有重要地位的功能電路及其中的新技術(shù)。全書共7章,大致可分為三個(gè)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(chǔ),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(gòu)成的基本單元電路,為學(xué)習(xí)本教材其他內(nèi)容提供必要的知識(shí)。由于版圖設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)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(shè)計(jì)技術(shù),讀者可以通過對該章所介紹的相關(guān)背景知識(shí)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(shí)現(xiàn)性設(shè)計(jì)。第二部分為新電路技術(shù),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(yīng)用的電流模電路、抽樣數(shù)據(jù)電路和對數(shù)域電路,它們在提高工作頻率、降低電源電壓、擴(kuò)大線性工作范圍和提高性能指標(biāo)的精度和穩(wěn)定度方面具有明顯的潛力,同時(shí)它們也引入了一些模擬電路的新概念。這些內(nèi)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(diǎn)和典型電路。與傳統(tǒng)的以電壓作為信號(hào)載體的電路不同,這是一種以電流作為信號(hào)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(hào)載體不同,不僅電路性能不同而且電路結(jié)構(gòu)也不同。第3章介紹抽樣數(shù)據(jù)電路的特點(diǎn)和開關(guān)電容與開關(guān)電流電路的工作原理、分析方法與典型電路。抽樣數(shù)據(jù)電路類似于數(shù)字電路,處理的是時(shí)間離散信號(hào),又類似于模擬電路,處理的是幅度連續(xù)信號(hào),它比模擬電路具有穩(wěn)定準(zhǔn)確的時(shí)間常數(shù),解決了模擬電路實(shí)際應(yīng)用中的一大障礙。對數(shù)域電路在第5章中結(jié)合其在濾波器中的應(yīng)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(shí)現(xiàn)線性電路的新思路。第三部分介紹幾個(gè)模擬電路的功能模塊,它們是電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分,并且與信號(hào)和信號(hào)處理聯(lián)系密切,有助于在信號(hào)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路的技術(shù)指標(biāo)和高精度與高速度轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)成、工作原理、特點(diǎn)和典型電路。第5章介紹模擬集成濾波器的設(shè)計(jì)方法和主要類型,包括連續(xù)時(shí)間濾波器、對數(shù)域?yàn)V波器和抽樣數(shù)據(jù)濾波器。第6章介紹通信系統(tǒng)中的收發(fā)器與射頻前端電路,包括收信器、發(fā)信器的技術(shù)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)和典型電路。因?yàn)檩d波通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號(hào),射頻前端電路的性能對整個(gè)通信系統(tǒng)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(shè)的“高等模擬集成電路”課程講義的基礎(chǔ)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(jié)的校核工作。 本書可作為信息與通信工程和電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科相關(guān)課程的研究生教材或教學(xué)參考書,也可作為本科教學(xué)參考書或選修課教材和供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。 清華大學(xué)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(cuò)誤和疏漏之處,歡迎批評指正。 目錄 1.1MOS器件基礎(chǔ)及器件模型 1.1.1結(jié)構(gòu)及工作原理 1.1.2襯底調(diào)制效應(yīng) 1.1.3小信號(hào)模型 1.1.4亞閾區(qū)效應(yīng) 1.1.5短溝效應(yīng) 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(fù)載放大電路 1.4運(yùn)算放大器 1.4.1運(yùn)算放大器的主要參數(shù) 1.4.2單級運(yùn)算放大器 1.4.3兩級運(yùn)算放大器 1.4.4共模反饋(CMFB) 1.4.5運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償 1.5模擬開關(guān) 1.5.1導(dǎo)通電阻 1.5.2電荷注入與時(shí)鐘饋通 1.6帶隙基準(zhǔn)電壓源 1.6.1工作原理 1.6.2與CMOS工藝兼容的帶隙基準(zhǔn)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(diǎn) 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(dǎo)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(yīng) 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(shù)據(jù)電路 3.1開關(guān)電容電路和開關(guān)電流電路的基本分析方法 3.1.1開關(guān)電容電路的時(shí)域分析 3.1.2開關(guān)電流電路的時(shí)域分析 3.1.3抽樣數(shù)據(jù)電路的頻域分析 3.2開關(guān)電容電路 3.2.1開關(guān)電容單元電路 3.2.2開關(guān)電容電路的特點(diǎn) 3.2.3非理想因素的影響 3.3開關(guān)電流電路 3.3.1開關(guān)電流單元電路 3.3.2開關(guān)電流電路的特點(diǎn) 3.3.3非理想因素的影響 思考題 4A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器 4.1概述 4.1.1電子系統(tǒng)中的A/D與D/A轉(zhuǎn)換 4.1.2A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理 4.1.3A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 4.1.4A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的分類 4.1.5A/D與D/A轉(zhuǎn)換器中常用的數(shù)碼類型 4.2高速A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.1全并行結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.2兩步結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.3插值與折疊結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.4流水線結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.2.5交織結(jié)構(gòu)A/D轉(zhuǎn)換器 4.3高精度A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.1逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.2雙斜率積分型A/D轉(zhuǎn)換器 4.3.3過采樣ΣΔA/D轉(zhuǎn)換器 4.4D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.1電阻型D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.2電流型D/A轉(zhuǎn)換器 4.4.3電容型D/A轉(zhuǎn)換器 思考題 5集成濾波器 5.1引言 5.1.1濾波器的數(shù)學(xué)描述 5.1.2濾波器的頻率特性 5.1.3濾波器設(shè)計(jì)的逼近方法 5.2連續(xù)時(shí)間濾波器 5.2.1連續(xù)時(shí)間濾波器的設(shè)計(jì)方法 5.2.2跨導(dǎo)電容(GmC)連續(xù)時(shí)間濾波器 5.2.3連續(xù)時(shí)間濾波器的片上自動(dòng)調(diào)節(jié)電路 5.3對數(shù)域?yàn)V波器 5.3.1對數(shù)域電路概念及其特點(diǎn) 5.3.2對數(shù)域電路基本單元 5.3.3對數(shù)域?yàn)V波器 5.4抽樣數(shù)據(jù)濾波器 5.4.1設(shè)計(jì)方法 5.4.2SZ域映射 5.4.3開關(guān)電容電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)電流電路的方法 思考題 6收發(fā)器與射頻前端電路 6.1通信系統(tǒng)中的射頻收發(fā)器 6.2集成收信器 6.2.1外差式接收與鏡像信號(hào) 6.2.2復(fù)數(shù)信號(hào)處理 6.2.3收信器前端結(jié)構(gòu) 6.3集成發(fā)信器 6.3.1上變換器 6.3.2發(fā)信器結(jié)構(gòu) 6.4收發(fā)器的技術(shù)指標(biāo) 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(dòng)態(tài)范圍 6.5射頻電路設(shè)計(jì) 6.5.1晶體管模型與參數(shù) 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(shè)計(jì) 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(kuò)散及離子注入 7.1.5化學(xué)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(yīng) 7.3版圖設(shè)計(jì) 7.3.1硅柵CMOS集成電路的版圖構(gòu)成 7.3.2版圖設(shè)計(jì)規(guī)則 7.3.3CMOS版圖設(shè)計(jì)技術(shù) 思考題
標(biāo)簽: 模擬集成電路
上傳時(shí)間: 2013-11-13
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為了使計(jì)算機(jī)能更好的識(shí)別人臉表情,對基于Gabor小波變換的人臉表情識(shí)別方法進(jìn)行了研究。首先對包含表情區(qū)域的靜態(tài)灰度圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括對確定的人臉表情區(qū)域進(jìn)行尺寸和灰度歸一化,然后利用二維Gabor小波變換提取臉部表情特征,使用快速PCA方法對提取的Gabor小波特征初步降維。再在低維的空間中,利用Fisher準(zhǔn)則提取那些有利于分類的特征,最后用SVM分類器進(jìn)行分類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,上述提出的方法比傳統(tǒng)的方法識(shí)別速度更快,能達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求,并且具有很好的魯棒性,識(shí)別率高。
上傳時(shí)間: 2013-11-08
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