光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器的倍频研究

光泵浦半导体垂直外腔面发射激光器（OPS-VECSEL）是一种新型的半导体激光器,在很多领域有着广阔的应用前景。其外腔结构更容易实现高功率、高光束质量的倍频。本文分析了光泵浦垂直外腔面发射半导体激光器的器件结构;研究了VECSEL的倍频,设计了两种不同的VECSEL倍频结构及散热装置。     

PCR芯片中微腔室高度及加热器结构优化设计

对PCR扩增芯片中微加热器的传热及微腔(DNA反应液腔)室的高度优化问题进行了有限元分析,通过ANSYS软件模拟分析了单蛇形、双蛇形以及双螺旋形等典型结构微加热器的温度场分布,分析了不同腔室高度PCR芯片的温度场分布,重点探讨了不同微加热器结构、不同布线规律对PCR芯片微腔室温度分布均匀性的影响,PCR芯片中DNA反应液厚度与芯片上下表面温差的关系.仿真结果表明:均匀加热器比非均匀加热器温度分布均匀性更好;双螺旋形加热器较单蛇形与双蛇形加热器更能满足实际需要;DNA反应液厚度与芯片上下表面温度差之间具有良好的线性关系.同时根据分析结果得到了所设计的具有电极均匀分布双螺旋微加热器的PCR芯片微腔室最佳高度为340μm,能很好满足片上PCR芯片扩增所需的温度环境条件.     

一种基于FPGA的高效FIR滤波器的设计与实现

该文在介绍有限冲激响应(FIR)数字滤波器理论及常见实现方法的基础上,提出了一种基于FPGA的高效实现方案.该方案采用对称结构、加法和移位代替乘法运算、优化的CSD编码、流水线和级联技术等方面对传统的设计方法进行了改进,并借助FPGA滤波器芯片和Quartus Ⅱ软件、Matlab软件对该方案进行了仿真验证.仿真实验结果表明:此种FIR滤波器的实现方法运算速度快、实时性好、节省硬件资源,其性能优于传统的FIR滤波器设计方法.     

纯电动客车整车控制器设计及测试

在进行纯电动客车设计时,整车控制器的设计是控制中的核心问题.通过对CPU芯片的选型,CPU板和I/O板的设计,来完成整车控制器的设计,并进行了可靠性测试,最后通过DSPACE软件进行了仿真.     

活塞式高低压发射系统的膛内流场仿真分析与实验

为了优化活塞式高低压发射系统的结构,基于经典内弹道方程和计算流体动力学方程建立内弹道耦合方程,利用Fluent软件建立活塞式高低压发射系统膛内空间的三维气流模型,对发射过程中的膛内流场进行仿真分析,并进行发射实验验证仿真分析结果. 仿真与实验结果表明,基于发射筒内气流的三维模型可以得到高低压内部火药气体流场的细节,为高低压发射系统的设计提供理论依据.      

遗传算法在超材料优化设计中的应用及实现

利用遗传算法对超材料进行优化设计,是近年来超材料优化设计的重要方法之一。设计了一套MATLAB与商业电磁仿真软件CST微波实验室的交互仿真体系,在MATLAB环境中编写遗传算法主程序,然后离线调用CST软件进行模型仿真计算,从而将具有强大全局寻优能力的遗传算法充分应用到超材料的优化设计中。然后以Y字紧凑型结构的二阶带通频率选择表面优化设计为例,采用基于罚函数法的遗传算法对这种设计思路进行了验证,取得了良好的设计效果。结果表明:与以往的设计方法相比,该方法编程简单,通用性强,设计周期短,优化效果好,同时可以推广到其他类型的超材料结构的优化设计中。     

MCM芯片封装散热结构优化设计研究

MCM芯片组件的热分析技术芯片封装是现代电子封装的关键技术之一。本文主要以PATRAN/NASTRAN软件平台软件为基础,利用有限元法对MCM芯片封装散热结构进行热设计分析,针对不同的冷却对流系数分析结构的散热特性,并且对散热结构进行灵敏度分析,为芯片封装的结构优化设计提供了重要的理论基础。     

机构变参数设计与动作可靠性分析的一种新方法

该文提出了一种基于机械仿真软件———ADAMS的机构变参数设计与动作可靠性分析的新方法 ,详细介绍了运用该方法对某类冲锋枪发射机构进行的研究实例 ,建立了该发射机构的仿真模型 ,对不同的结构参数和装配参数进行了变参数设计研究 ,进行了动作可靠性分析 ,并分析了相关影响因素。     

基于FPGA与PC/104总线的SPI接口设计

为满足嵌入式工业控制计算机通过PC/104总线实现对具有SPI接口的程控放大器控制的需要,在研究了PC/104总线和SPI总线通信协议的基础上,首先介绍了SPI总线和PC/104总线的结构和工作时序;提出基于FLASH架构FPGA芯片的PC/104总线转SPI总线接口设计方案,给出了SPI控制状态机的设计思路,并用ModelSim仿真软件进行了仿真验证,最后通过仿真和实验验证了设计方案的正确性和可行性.     

小型氢频标微波腔TE011本征模结构的仿真分析

用Ansoft HFSS仿真软件建立了小型氢频标磁控管型微波腔模型结构,仿真了不同电极间距的磁控管型微波腔谐振频率和品质因数,分析了贮存泡对小型氢频标磁控管型微波腔谐振频率的影响.结果是电极间距对微波腔谐振频率影响很大,而贮存泡对微波腔谐振频率影响较小,对实际设计当中影响磁控管型微波腔谐振频率的因素给出了建议.     

基于信号跳变时间可调整的容错路由器

设计了一种基于信号跳变时间可调整(STTA)的片上网路容错路由器.首先,这种路由器能够准确预测总线的串扰故障,并通过错开信号跳变的方法容忍总线的串扰故障.然后,为了容忍寄存器上的单事件翻转(SEU),路由器中所有的寄存器被替换成双内锁单元(DICE).结果表明:基于STTA的路由器仅需在普通路由器上增加46%的面积开销和70%的功耗开销,就能容忍总线上串扰导致的故障和寄存器上的SEU.与基于TS-HC-TMR和SCAC-TMR方法的容错路由器相比,基于STTA的路由器至少减少了93%的面积和55%的功耗开销,有效地解决了容错路由器开销过大的问题.     

车载视频系统中字符叠加技术的应用

为解决车载视频系统中查看各种信息数据必须切换视频信号的问题。把字符叠加技术引入到车载视频系统中．通过对字符叠加(OSD On Screen Display)技术原理的分析，利用字符叠加芯片、视频信号处理芯片、存储芯片等设计出一种新型车载视频字符叠加系统．这种新型视频字符叠加系统可以将字符信息和动态的视频节目同时显示于电视屏幕上，实现了在汽车上观看视频节目的同时又可以查看许多必要的汽车行驶参数的功能．     

采用SOC芯片的便携式无线心电监护系统

针对传统心电监护装置电路结构复杂、 体积大、 携带不便等问题, 设计一种高度集成的便携式无线心电监护系统。系统采用模拟前端SOC(System On Chip)芯片ADS1298作为心电信号（ECG： Electro Cardio Gram）测量的核心芯片, 结合高速、 低功耗的单片机STC12LE5A60S2以及无线传输模块, 再将ECG数据传输给上位
机, 由LabVIEW软件编写的程序完成ECG信号处理。测试结果表明, 该系统具有电路结构简单、 体积小, 抗干扰能力强、 便携式、 高精度等优点, 有利于对心血管疾病的院前发现、 防治和远程诊治, 同时降低了心源性猝死的发生率。     

基于DS1302电子时钟的设计

针对电子时钟芯片DS1302的工作原理，本文对基于DS1302的电子时钟系统进行了硬件和软件的设计。仿真结果表明，该设计的电子时钟电路简单，能完整地显示日期、星期和时间，实用性较强。     

VLSI design of 3D display processing chip for binocular stereo displays

In order to develop the core chip supporting binocular stereo displays for head mounted display(HMD)and glasses-TV,a very large scale integrated(VLSI)design scheme is proposed by using a pipeline architecture for 3D display processing chip(HMD100).Some key techniques including stereo display processing and high precision video scaling based bicubic interpolation,and their hardware implementations which improve the image quality are presented.The proposed HMD100 chip is verified by the field-programmable gate array(FPGA).As one of innovative and high integration SoC chips,HMD100 is designed by a digital and analog mixed circuit.It can support binocular stereo display,has better scaling effect and integration.Hence it is applicable in virtual reality(VR),3D games and other microdisplay domains.     

基于DDS的高频率高精度信号发生器

为满足现代电子测量和无线电通信领域对激励源的需求, 采用DDS(Direct Digital Synthesizer) 芯片AD9854ASVZ 设计一款高频率高精度信号发生器。ARM Cortex-M3 内核的STM32F103VE 芯片作为系统的MCU(Microcontroller Unit); 在MDK-ARM 平台下用C 语言开发主监控程序和信号产生程序; 利用Python 工具在PC(Personal Computer)端编写人机交互界面, 通过串口实现PC 与MCU 之间通信; 设计低通滤波电路和多级放大电路对产生的信号进行噪声(杂散)抑制和幅度控制。测试结果表明, 该信号发生器输出信号失真小, 精度高,频率范围宽, 具备较好的稳定性。输出正弦波、方波的频率范围为DC ~150 MHz, 频率漂移100 PPB(Part Per Billion), 频率分辨率1 滋Hz, 输出信号幅度峰峰值可在10 mV ~20 V 范围内, 以10 mV 步进调节。技术指标满足大部分外场实验和工业应用的需求。     

一种基于累积分布函数的抖动测量方法

提出一种基于累积分布函数(CDF)的抖动测量方法, 以解决在测试高频时钟信号抖动中遇到的延迟器件不匹配、占用芯片面积过大和受高频振荡信号限制等问题。采用65 nm CMOS工艺完成了测试电路的设计和功能模拟, 模拟结果表明该电路可用于测量2.5 GHz时钟抖动值, 抖动测量精度达到1 ps。     

基于树莓派的房车电池管理系统研制

为解决目前房车使用中存在的电池、 用电器的管理问题, 设计了一种以 Raspberry Pi 3B+为主控制器的房车电源管理系统, 该系统包括车载蓄电池监测模块和用电器监测模块。 电池监测模块利用电池专用监测芯片DS2438, 对电池组温度、 电压等车载蓄电池信息进行检测并统一管理, 完成单体蓄电池状态显示和故障报警提示; 用电器监测模块利用 RN8209 芯片检测房车用电器的电功率并及时通过主控制器对电器进行智能化管理。通过测试表明, 系统能准确测定电池和用电器的相关信息, 具有一定的实用性。 同时针对传统的充放电状态(SOC: State Of Charge)预测困难的问题, 提出了一种修正安时积分法,充分考虑了电池在实际使用中存在容量差的问题, 经 Matlab 仿真结果表明该方法有较高的估算精度, 可用于 SOC 估算策略。     

利用UART 对FPGA 进行升级的方法

为节省FPGA( Field Programmable Gate Array) 升级工作的时间和成本,设计了一种利用UART( Universal Asynchronous Receiver /Transmitter) 替代传统JTAG( Joint Test Action Group) 方式升级的FPGA 程序方法,该设计 主要由Xilinx FPGA、UART 芯片、Flash 芯片和串口连接线等组成。通过将MicroBlaze 处理器、ICAP( Internal Configuration Access Port) 、IP( Intellectual Property) 核及UART 控制模块等集成在FPGA 芯片中实现可编程片上 系统的搭建。同时采用MultiBoot 双镜像技术,实现了即使在更新失败的情况下,依旧可加载备份镜像保证系 统正常工作,以此保证设计的稳定性。实验结果表明,此设计可以替代传统FPGA 升级方法,节省升级工作的 时间和成本。本设计具有更新效率高、维护成本低、稳定性高等优点,且可用于FPGA 远程更新。