关键词： 低功耗   气体超声流量计   超声换能器   峰值采集差值  

摘要： 气体超声流量计因其准确性高,通用性强等特点而广泛应用于蒸汽、储存交接、贸易结算、工业以及民用燃气计量等领域。在工业以及燃气计量领域,测量精度与系统功耗是气体超声流量计的重要指标。为此,本课题主要开展的研究工作如下:根据低功耗选型原则测试了Airmar、嘉康和寿光飞田三对换能器的一致性、灵敏度和超声波接收信号相临峰值区分度。验证了低电压激励超声换能器的可行性并完成超声换能器的选型。设计了一种整流装置,借助流体力学仿真方法优化了整流器的结构尺寸。在低功耗气体超声流量计软件与硬件设计方面,设计了电源模块、超声波发射模块、超声波接收信号处理模块以及软件测量程序。硬件部分在实现测量系统各模块功能的同时重点研究了降低系统平均工作电流的设计方案。软件部分优化了系统的测量流程,确保测量结果精确度,通过增大系统的休眠时间等方式降低系统的功耗。在准确测时方法方面,分析了经典的双阈值触发法和自适应双门限电平法的原理及其在解决错波问题方面的缺陷。通过分析不同流速下采集的接收信号,提出了可以准确识别信号到达时刻的方法:峰值采集差值法。通过实流实验,比较双阈值触发法、自适应双门限电平法以及峰值采集差值法在不同流速下的测量性能。流速大于10m/s时双阈值触发法和自适应双门限电平法错波现象明显,峰值采集差值法在流速为25m/s时仍可获得期望传播时间。基于以上方面,本课题研究了基于MSP430单片机的低功耗气体超声流量计,并进行实流检定实验。最终,在1m/s～25m/s流速范围内测量精度达到1级,测量系统的平均工作电流约为6mA。

摘要： 龙芯中科技术有限公司总裁、中国科学院计算所总工程师、龙芯CPU首席科学家胡伟武总结认为:'龙芯的形势正面临有利的深刻变化'.回顾龙芯近20年的发展历史,即便是在'之'字形的发展道路上走的'弯路比直路多',得到政府的支持有限,但是,龙芯却能够在克服各种困难后发展起来.那么,促进龙芯发展的根本原因是什么?龙芯长期以来坚持的核心理念又是什么?

关键词： △∑调制器   电路设计   信噪失真比   有效位数   功耗分析  

摘要： 智能传感器广泛的应用于可穿戴设备，工业机器人，汽车电子等领域，模拟前端作为智能传感的关键技术成为目前研究的热点。随着智能传感器对微型化、低功耗、高精度的需求，对模拟前端电路设计提出了挑战。模数转换器(ADC)作为模拟前端电路中重要的模块，负责对传感器模拟信号进行转换处理。　　本文针对智能传感器的应用需求，对低功耗△∑模数转换器技术进行研究，设计了一种应用于智能传感器的低压低功耗高精度△∑调制器电路。论文的主要研究内容如下:　　1.基于SDtoolbox工具箱，建立了3阶3bit量化CIFF结构的△∑调制器模型，理想情况下仿真得到信噪失真比SNDR为121.7dB，有效位数19.92bit。调制器加入非理想因素后仿真得到SNDR为114.9dB，有效位数18.80bit。调制器模型中加入了数据加权平均(DWA)算法，验证了电容失配对调制器SNDR的影响。　　2.采用TSMC0.18μm工艺设计了用于调制器电路的低压低功耗电流镜对称OTA，在1V电源电压下实现32MHz增益带宽积，功耗133μW,FOM值为1185MHz·pF/mA。提出了一种带电容增益复位的有源加法器电路，降低了加法器电路的功耗。使用Verilog设计实现了数据加权平均算法电路。　　3.设计了整个△∑调制器电路系统，输入频率12.1KHz，幅度600mV的正弦信号，仿真结果表明调制器能够实现98.8dB的SNDR，有效位数16.12bit，功耗340μW，Schrier FOM值为177.4dB，调制器电路在性能和功耗上有一定的优势。　　4.设计了用于调制器芯片测试的PCB电路板，通过搭建的测试平台，完成芯片的测试工作。测试结果表明，在输入信号频率9KHz，幅度600mV时调制器芯片的信噪比SNR为85.3dB，SNDR为75.1dB，有效位数12.18bit。

关键词： BLE   Dissertations, Academic CSUN Computer Science  

摘要： Bluetooth Low Energy is a leading standard in the emerging market of Internet of Things. It is a relatively new standard that delivers reliable low energy and low data rate communication between electronic devices. This paper will focus on explaining some of the characteristics of the standard and its general lack of security concerns. BLE is significantly younger than its sister standards (WiFi and Bluetooth Classic) and its direct competitors (Zwave and ZigBee) and thus has had much less time to mature and mitigate some of the attack and detection tools that have already been created. Many attack vectors and tools that are readily available for BLE far exceed the standard's current ability to handle, in most cases, as this paper will demonstrate. This paper will present a background section on BLE, attacks and attack vectors of BLE enabled devices and proposed countermeasures.

关键词： 超低功耗   无线传感器   自供电   MSP430   物联网  

摘要： 在环境恶劣或者难以布线的偏远地区,无线传感器的应用越来越广泛。无线传感器一般指的是使用无线信号传输方式的传感器,有的传感器虽然采用无线方式进行信号传输,但是供电仍然采用有线方式。有的传感器采用电池供电,实现了真正意义上的无线。然而,对于有些应用场合,既无法采用有线供电,也很难定期更换电池,就必须考虑使用自供电的方式。由于自供电需要通过外部环境获得能量,因此缺点是对外部环境的依赖性较强,例如风能、太阳能等等。尤其是对于某些应用场合,对传感器的体积有严格要求,无法采用大体积的太阳能电池板或者风力发电机进行供电,传感器的体积越小,获取充足功率的外部能量就越困难。因此,在这类场合,系统的低功耗设计就极为重要。这篇论文介绍了一种超低功耗自供电无线氧含量传感器的设计。该传感器设计方案不是针对某特定工程应用而提出,因此具有一定的通用性,通过修改传感器接口电路,就可以连接其他类型的传感器,从而实现自供电无线信号传输功能,因此实用性较高。系统的核心控制器采用德州仪器公司推出的著名的MSP430单片机,无线发射部分采用了电容三点式振荡器实现了简单的无线数据发送功能。控制器与无线通信模块平时都处于休眠状态,只有在进行数据传输的时候才唤醒,因此显著降低了系统功耗。由于自然环境中诸如光能、机械能等能量往往是不连续的,为提高系统供电的稳定性,本文采用了基于光电池的光能采集与基于压电陶瓷的振动能量采集的双路能量采集方法。光电能量采集技术成熟,应用广泛,因此本文能量采集的研究重点是基于压电陶瓷的振动能量采集。最终设计的自供电系统在实验室测试环境中能够满足本设计的超低功耗传感器数据采集及无线发送的需求。

关键词： WIFI   模数转换器   低功耗   逐次逼近  

摘要： 随着无线局域网的普及与物联网的发展,低成本低功耗的WIFI芯片具有广阔的市场前景。模数转换器作为WIFI接收机一部分,负责模拟前端到数字基带的信号转换,降低模数转换器功耗具有重要意义。本文首先介绍模数转换器的原理和性能参数,并针对各种主流模数转换器架构的优缺点进行分析总结,认为逐次逼近式转换器架构更能满足WIFI高速低功耗中高精度需求。本文再介绍、分析和总结逐次逼近式模数转换器高速低功耗相关技术,这些技术包括低功耗电容DAC切换方案,冗余位技术,高速低功耗比较器和异步SAR逻辑。然后本文基于系统指标要求,确定系统顶层架构和核心模块指标,给出包括自举开关、比较器、异步SAR逻辑和数字纠错逻辑在内的电路设计细节和仿真结果。对于参考源驱动电路,本文通过基于RC建立模型的系统方案优化降低驱动要求,并提出一种翻转电压跟随式参考源驱动电路,进一步降低系统功耗。最后本文给出了SAR ADC系统版图与后仿真结果。本设计基于TSMC 40nm 1P6M工艺实现一款高速低功耗SAR ADC。在输入频率为21.25MHz,幅度为1.4Vpp条件下,SNDR为58.2dB,SFDR为72.4dB,ADC核心部分功耗为1.42mW,系统总功耗为2.03mW,对应的只包含SAR ADC核心部分和包括参考源驱动电路的FoM分别为13.3 fJ/conversion-step和19.0 fJ/conversion-step。

摘要： 记者观点一台合格的监控摄像机需要从两方面入手,一方面增强图像性能指标,让用户保证看得见、看得清的体验,另一方面创新应用功能,丰富用户体验.但两者的结合往往难以保证性价比,例如功耗与存储等对用户成本形成极大的挑战等.此次浩伟安防H.265+智能变光全彩摄像机采用先进低功耗工艺和低功耗架构设计,使得产品在低码率、离画质、低功耗等方面引领行业水平.

关键词： 超低功耗   650nm红光   遥控   磁保持继电器  

摘要： 具有待机功能,尤其具有远程遥控功能的用电系统,其待机功耗不容忽视,为此提出了一种改进型超低功耗遥控待机系统设计.在分析几种传统降低待机功耗方案基础上,提出采用650nm红光遥控控制改进方案;通过分析磁保持继电器控制及驱动电路设计,设计出实验样机并进行了功能测试和低功耗测试,验证了设计的正确性与可行性.测试结果表明,相较于传统待机系统,所提的改进型待机系统,其待机功耗低于10mW,且稳定性高,成本低.

关键词： 无线自组织网络路由   低功耗节点   关键技术  

摘要： 作为无线自组织网络(Ad Hoc网络)的基础,快速可靠的路由(fast andreliable protocol,简称:FAP)在应用中具有鲜明的特点即高度抗毁性、高度可靠性以及高度移动性,是目前Ad Hoc网络研究应用过程中的关键技术点。AD HOC网络在应用中以较窄的宽带为无线信道,并且因低功耗节点的变相移动致使出现拓扑变化较为频繁的现象,如若在AdHoc网络中应用传统的路由协议,周期性质的控制信息需占有大量的无线网络资源,大大降低整个网络系统的效率。与此同时,因Ad Hoc网络的节点在应用中一般以电池进行供电,并且因技术层次的制约,电池容电量问题短时间内难以得到很好地解决。由此表明,Ad Hoc网络路由与低功耗节点关键技术的研究具有显著的划时代意义。

关键词： 电源管理   多相电流均衡   输出纹波   低功耗   高降压比  

摘要： 随着智能手机、平板、笔记本等现代便携式设备的不断发展,内部最核心的中央处理器的性能不断提高,电源管理芯片亦需要应对更复杂的供电需求。本文以便携式设备的中央处理器供电为切入点,对不同电压输入/输出范围的多相DC-DC转换器芯片的若干关键技术进行研究。针对平板、智能手机处理器的低压大电流供电需求,论文提出一种适用于两相Buck转换器的含失调校正功能的增强型电流均衡技术,其仅需采样各相的上边功率管的电感电流,便能同时在电感电流连续导通和断续状态下实现相间的电流平均分配;同时针对两相Buck转换器输出纹波的产生机理,提出基于交错同步时钟和自校准交错时间发生器的纹波消除技术,使转换器的各相在全负载范围内均精确地错开,继而减小输出纹波幅值;最终基于上述技术,设计并实现了高性能两相Buck转换器芯片,其中包含基于纹波反馈的自适应导通时间控制逻辑、自校准零电流关断电路、鲁棒的功率开关管驱动逻辑等。芯片采用0.18μm BCD工艺流片验证,其满载电流达6A,峰值效率91%,相间电流误差<0.6%,输出纹波<9mV。与同类研究相比,本设计显示出更好的综合性能。针对便携设备高性能供电和低待机功耗的需求,将转换器相数拓展至四相以提高负载能力,且提出专门的静态功耗优化技术,为极轻负载时的四相Buck转换器提供了低功耗运行模式,并通过滞回逻辑保证平稳的模式切换;同时提出改进的高精度电流镜采样技术,并结合自适应导通时间控制、“主-从”电流均衡机制、电感电流谷值过欠流保护以及内置高频同步时钟等,保障了性能和安全性;最后,设计并流片测试了满载12A的全集成四相Buck转换器芯片。在达到同类研究相似性能的同时,转换器仅消耗7 μA的静态电流。针对笔记本电脑处理器典型的12 ***高降压比、大电流供电需求,在保留串联电容式Buck转换器拓扑所具有的占空比加倍、功率管电压应力减半等优点的同时,将转换器的相数拓展至四相以提高电流负载能力;进而提出了配套的基于自适应导通时间的四相电流均衡技术,降低了电感饱和的风险,节省了半数的电流采样传感器,大幅缩小了系统体积;同时结合栅极保护、以及带有浮动电源和零静态功耗快速电平转换的高压侧功率开关管驱动,使用氮化镓功率器件优化了能量转换效率和电流密度;最终,采用0.35μm高压工艺设计了 12V-1.2V降压比四相串联电容式Buck转换器芯片。每相2.5MHz的开关频率下,转换器实现了 92.5%的峰值效率和10A的满载电流,且外围关键器件总体积低至21.7mm3,电流密度高至460.8A/cm3,均在同类中占优。