关键词： 低功耗   电路设计   混合供电电源   锂电池  

摘要： 为了能够给予输电线路上的低功耗监测设备供给稳定且可靠的供电,本文以此为基础设计出一种可被多种能量供电的电源,该电源使用磁场能、太阳能和锂电池等能量实现混合能量的管理方案.希望本文研究能够对多能量的供电系统电源设计、推广与使用提供意义巨大的参考价值.

关键词： 采样机械臂   轻量化   低功耗   控制策略  

摘要： 智能制造系统中单元化空间的优化愈发受到重视,尤其是大批量小零件制造系统中,多功能机械臂作为智能制造系统工作单元的重要组成部分,其结构合理和较少功耗是整个智能制造系统的内在要求。文章提出一种轻量化、低功耗、结构紧凑、可靠性高的四自由度挖掘机械臂,作为多功能机械臂运用的一种典型工况,运用D-H方法建立机械臂正、逆运动学公式。根据智能制造单元任务,设计一种主动位置控制和动态摩擦补偿控制策略。制作简化关节结构的物理样机,搭建机械臂的软、硬件系统,对机械臂进行智能制造系统中物料流的挖掘采集和传送测试,并对其质量、功耗等各项指标进行验证。

关键词： 模数转换器   逐次逼近式   超低功耗   生物传感系统  

摘要： 设计了一种40 nm CMOS技术下的9位差分逐次逼近式(SAR)模数转换器(ADC)。通过理论推导计算电容器失配误差和寄生效应的影响,结合MATLAB软件特点建立了快速蒙特卡洛仿真模型,模型可根据ADC各项关键参数约束,实现多结构性能比较算法。根据工艺参数和版图提取信息,将实际参数代回仿真模型进行快速验证,极大降低了架构调整带来的迭代成本。最终实现的ADC硅片面积仅为0.0043 mm^(2),在125 kS/s采样率下测得的功耗开销仅为360 nW,对于2.6 kHz的1.8 Vpp输入信号实现了8.4 bit的有效位数(ENoB)和68.8 dB的无杂散动态范围(SFDR)。

关键词： 信标机   落点预测   北斗短报文   组合模型   回收效率   低功耗  

摘要： 针对传统信标机落地后回收效率低、功率损耗大的问题,研制了一种可指示落点位置的新型信标机。在硬件部分,该信标机选用低功耗单片机STM32L431控制GPS定位模块和北斗短报文模块,并对供电电路实时采集。在软件部分,采用组合模型算法预测下一时刻的位置信息,并增加了“休眠工作”模式,实现与“正常工作”模式的循环切换。实验结果表明,组合预测结果和实地结果在经度、纬度和高度方向上的差值均在±25 m内,即落点搜寻工作可在以组合预测落点坐标为中心,维度为25 m×25 m×3 m的空间体内开展,提高了回收效率;双模切换的工作方式将能量损耗降低至传统信标机的64.7%,续航时间延长了11.16 h,具有较高的应用价值。

关键词： 传输控制协议/网际协议   关联规则   电力监控系统   谐波分离算法   多线程通信  

摘要： 电力监控系统环境中存在过多噪声因素干扰,导致通信效率和质量低。为此,提出一种基于传输控制协议/网际协议(transmission control protocol/internet protocol,TCP/IP)与关联规则的多线程通信算法。将背景噪声看作电力监控信号的突变现象,查找回应突变函数的信号值,利用谐波分离算法,去除背景噪声。根据不同线程的传输特点,采用TCP/IP协议建立通信程序包,分别设置句柄、终止、挂起以及执行函数,为不同线程的通信数据,匹配不同的通信协议。试验结果证明:对电力监控系统源设备的传输信号多线程通信时,通信信号波频变化最为平稳,在0~2000 s的采样区间内,未出现传输为0现象;对背景噪声去噪后,波形相比原始信号变化明显较为稳定,没有出现过高或过低的幅值变化。所提方法通信信号表达平稳、效率较高,对原始信号的保留效果较好,去噪能力很强。

关键词： 数模转换器   分段结构   低功耗  

摘要： 利用分段式电阻串结构,基于CMOS工艺设计了一款12位3.4 MHz低功耗数模转换器(DAC)芯片。结合建立速度和静态性能的设计指标,确定“5+7”式分段结构,在保证建立速度的条件下考虑到电阻的失配性,实现良好的微分非线性(DNL)和积分非线性(INL)特性。后仿真结果表明,在3.4 MHz速度下,常温下DNL为0.14 LSB,INL为1 LSB,在-40~125℃下,DNL为0.6 LSB,INL为2 LSB,并且表现出-84 dB的总谐波失真(THD),以及在3 V电压下378μW的极低功耗,版图面积缩小到1.09 mm×0.91 mm。

关键词： FPGA   超声波风速风向仪   互相关   低功耗  

摘要： 超声波风速风向仪具有无转动部件,响应快,精度高的优点,但体积大、功耗高、成本高成为限制超声波风速风向仪广泛使用的主要因素。为了便于超声波风速风向仪的推广和使用,本文采用国产FPGA(Field Programmable Gate Array)并结合FIR(Finite Impulse Respond)滤波器以及互相关检测算法设计了一款超声波风速风向仪,探头之间的距离仅为80 mm,感风面积仅为传统超声波风的1/10,使得省级风洞均可计量检定。整机经过风洞实测,每秒钟可完成50次风速风向测量,在0~5 m/s时风速最大测量误差为±0.3 m/s,5~20 m/s时风速最大测量误差为±0.5 m/s,20~30 m/s风速测量最大误差为±5%,稳定风速下风向测量最大误差为±1°以内,总功耗为0.2 W(仅为传统超声波风功耗的1/20)。通过实测数据发现,FPGA结合数字滤波及互相关检测算法相比于传统的DSP(Digital Signal Processor)超声波风速风向仪能明显缩小体积,降低成本功耗。

关键词： 片上缓存   静态随机存取存储器   协同设计   低功耗  

摘要： 为了提高片上缓存的速度、降低面积和功耗,提出了一种存储体编译和布局协同的片上缓存设计方法。该方法基于存储体在芯片上的不同空间位置预估该存储体的时序余量,分别采用拆分/合并、尺寸调整、阈值替换和长宽比变形等多种配置参数穷举组合进行存储体编译,根据时序余量选择最优的静态随机存取存储器存储体编译配置。将该方法与现有的物理设计步骤集成为一个完整的设计流程。实验结果表明,该方法能够降低约9.9%的功耗,同时缩短7.5%的关键路径延时。

关键词： 物联网节点   低功耗   电压管理   通信  

摘要： 主要设计物联网节点的低功耗通信电子电路,以提高设备的能效和寿命。通过深入研究芯片选型、电源管理电路设计、通信模块设计以及实际测试,成功设计出一种综合考虑性能、功耗和成本的电路方案。通过实际测试,验证了电路设计在实际应用中的可行性。

关键词： 过采样型模数转换器   Sigma-Delta调制器   双挡位   高精度   低功耗  

摘要： 近年来,在过采样型模数转换器中,Sigma-Delta模数转换器以其较高的精度成为模数转换器的热点。介绍了一种高精度低功耗的Sigma-Delta调制器设计。使用Matlab工具完成三阶一位量化CIFF结构的系统仿真,在系统级仿真结果的指导下,积分器采用分级结构优化电路结构。积分器电路模块设计采用了全差分式开关电容电路,抑制了谐波失真对输出精度的影响。仿真结果显示:5 S/s挡位时,对应的PVT组合中最低有效位数为17.67 bits;2 kS/s挡位时,对应的PVT组合中最低有效位数为15.89 bits,整个调制器功耗低于3 mW。通过改进调制器整体架构、积分器结构和量化器的设计方法,降低了调制器功耗,提升了调制器精度。