关键词： JAVA多线程   网络课件   《药物分析学》  

摘要： 多线程技术是JAVA语言的一个重要特色,它使JAVA程序可以同时多路运行,支持多任务并行处理,提高了资源利用率和程序的执行效率.本文首先介绍的是JAVA多线程技术,然后结合《药物分析学》网络课件中心介绍了JAVA多线程技术在网络课件开发中的具体应用.

关键词： 模数转换器   逐次逼近   数模转换器   栅压自举开关   失调电压  

摘要： 伴随深亚微米工艺不断突破,很多大型功能电路都用数字电路实现。目前主流的片上系统（System On Chip,SOC）内部就有很大比例都是数字电路。数字电路设计难度小,抗扰动能力强,但是只能识别离散信号。而自然信号如光线、气压、磁场等均为时域和幅值上连续的模拟信号。若想将自然信号用数字电路识别分析,就必须预先使用模数转换器（Analog-Digital Converter,ADC）进行转换处理。作为模拟和数字世界之间的关键枢纽,ADC需要在分辨率、转换速度和电路能耗等性能上紧跟市场需求。目前,第五代通信技术蓬勃发展,带动了各种新兴产物如智能穿戴、智能家具等的发展。这些新兴产物要求ADC转换速度更快的同时,能够降低整体模块能耗来增加续航能力。得益于系统架构简单、功耗低并兼容先进深亚微米工艺等独到之处的逐次逼近型（Successive Approximation Register,SAR）ADC,在众多ADC架构中得到广泛应用。对此,本文的主要目标为设计一款12位10MS/s的低功耗高性能SAR ADC。本文的工作及创新主要有:（1）通过对SAR ADC架构中数模转换电路（Digital-Analog Converter,DAC）模块的研究,设计出了一款分裂桥接电容DAC架构。该架构是将桥接架构和分裂架构相结合,并且有两方面优势:（1）在平均功耗上该架构比桥接架构节省了12.5%的功耗;（2）DAC差分输出的共模电平基本保持稳定,避免了共模电平的下降干扰比较器的性能。（2）在对MOS开关管非线性因素研究的基础上,对栅压自举开关进行优化。更改开关导通管衬底电位使得导通管的阈值电压不受输入电压变化影响,降低了导通管所产生的非线性因素。在电路尺寸相同的情况下,改进后的自举开关采样有效位数上升了1.755bit。（3）该设计使用了预放大锁存比较器降低传输延时,并提出了校准预放大器和锁存器之间的寄生电容实现比较器失调校准的方案。与传统的比较器失调电压校准相比,该方案不需要高性能运算放大器,降低了功耗和设计难度。经过该方案的校准之后,比较器失调电压的标准差从10.6mV下降到147.27uV。同时将校准过程提前到SAR ADC工作之前,从而省去了比较过程中所需的校准时间。本文基于TSMC180nm的工艺库,通过Cadence IC616完成了SAR ADC整体电路的晶体管级以及版图级的设计。通过对版图的仿真验证,该SAR ADC在10MS/s采样率条件下,电路的信号噪声失真比SNDR达到64.05dB,无杂散动态范围SFDR达到73.7dB,有效位数ENOB达到10.35bit,功耗为425.1μW,品质因素FOM为32.57fJ/conv-step。

关键词： 双斜坡模数转换器   心电信号   低功耗  

摘要： 大量研究表明,心电信号在一定程度上能反映心脏及其内部各组织的生理状态,从而作为心脏疾病和心血管疾病诊断的依据在医学上得到了广泛的应用。近几年,随着人们对于个人健康监测的需求提升,相比单纯的心率带,将心电监测设备小型化和无线化将带来广阔的应用。本文就是关于一种无线供电的便携心电监测系统中模数转换器(ADC)的设计。本文首先对无线供能的心电系统进行了介绍与说明,明确了系统提供给模数转换器的条件与要求。接着以此为前提,结合不同模数转换器的特点以及当前心电芯片的研究,从低功耗、中等分辨率、低速角度以及结合工艺特点,选择双斜坡积分ADC架构。接下来着重介绍了双斜坡积分ADC的基本结构和工作原理,并就研究现状的基础,结合系统要求明确了本次设计指标以及具体结构。文章详细研究了模数转换器中各子模块的参数选择考虑和电路结构,并根据系统要求完成了包括采样保持电路、积分器、比较器、数字控制部分等各子模块的设计。其间针对已有成果中存在的问题提出了改进优化的解决方案。最后给出了仿真结果。本文的12-bit积分型ADC由0.35-μm工艺设计实现,在2V供电、6MHz时钟下,采样率为689.3S/s,功耗为12μW,以较低的35.0055Hz作为信号的输入频率,仿真得到其有效位数为11.8bit。

关键词： 开关电源   低功耗   MOS管  

摘要： 针对开关电源在待机状态时仍然具有一定的损耗,此次通过利用所学知识设计了一个可以相对来说减小功耗的电路装置,该装置自动检测开关电源是否处于待机状态,通过MOS管对输入电流的控制,从而节约成本,控制效果比较满意,其采用电源工作前检测装置和电源工作后检测装置分别判断开关电源的负载状态,通过将控制电路分为四个装置进行优化设计,使电路结构简单清晰,生产成本和电路复杂度被有效降低.

关键词： IoT   Dialog   Wi-Fi SoC  

摘要： Dialog半导体公司推出FC9000,该产品是自Dialog收购Silicon Motion公司的移动通信产品线后推出的第一款Wi-Fi SoC,此项收购交易已于2019年5月31日完成。FC9000目标应用为智能门锁、视频监控系统、智能恒温器、无线传感器等电池供电的IoT设备,实现这些设备与

关键词： Computer engineering  

摘要： The last few decades have seen a tremendous amount of innovation in computer system design to the point where electronic devices have become very inexpensive. This has brought us on the verge of a new paradigm in computing where there will be hundreds of devices in a person’s environment, ranging from mobile phones to smart home devices to wearables to implantables, all interconnected. This paradigm, called the Internet of Things (IoT), brings new challenges in terms of power, cost, and security. For example, power and energy have become critical design constraints that not only affect the lifetime of an ultra-low-power (ULP) system, but also its size and weight. While many conventional techniques exist that are aimed at energy reduction or that improve energy efficiency, they do so at the cost of performance. As such, their impact is limited in circumstances where energy is very constrained or where significant degradation of performance or functionality is unacceptable. Focusing on the opposing demands to increase both energy efficiency and performance simultaneously in a world where Moore’s law scaling is decelerating, one of the underlying themes of this work has been to identify novel insights that enable new pathways to energy efficiency in computing systems while avoiding the conventional tradeoff that simply sacrifices performance and functionality for energy efficiency. To this end, this work proposes a method to analyze the behavior of an application on the gate-level netlist of a processor for all possible inputs using a novel symbolic hardware-software co-analysis methdology. Using this methodology several techniques have been proposed to optimize a given processor-application pair for power, area and security.

关键词： 仪表放大器   高输入阻抗   片上自校准   有源屏蔽   干电极  

摘要： 对于慢性疾病来说,可穿戴式医疗设备的监控十分有效和及时,所以得到了越来越多的关注,而影响可穿戴式医疗设备的关键模块便是模拟前端的仪表放大器的性能。所以模拟前端应该被认真地设计以满足生物电信号的信号特征,它的输入阻抗和共模抑制比应该比较高,功耗应当比较低。目前大部分设计的输入阻抗都比较有限,对于共模抑制比和抑制电极失配的效果都较为一般。由于交流耦合型仪表放大器没有使用斩波器,不会引入电流噪声,而且功耗也较低,满足本论文的设计需求,因此本论文采用交流耦合型仪表放大器来实现功能。但是交流耦合型仪表放大器存在着高阻抗的负反馈电阻带来的低频闪烁噪声问题和输入阻抗很低的问题,为了提高输入阻抗以提高电路的共模抑制比和增强电路从电极获取生物信号的能力,所以本论文针对仪表放大器的输入阻抗而提出了一种采用片上自校准技术的交流耦合型仪表放大器。在完成了对片上自校准算法的建模与设计中的传输函数分析,输入阻抗的构成分析和仪表放大器中的难点分析之后,在0.18μm工艺下设计并完成了采用片上自校准技术的交流耦合仪表放大器(AC-Coupled Instrumentation Amplifier,IA),它的供电电源电压是1.2 V,核心的跨导放大器的供电电流是1.2μA。所设计出的仪表放大器的输入阻抗大于14 GΩ,功耗是1.44μW,在0.5 Hz到200Hz的信号带宽内输入电压参考噪声为4.1μV,在更宽的0.3 Hz到3 kHz的信号带宽内的输入电压参考噪声为6.4μV,噪声功率因子NEF的值是5.42,共模抑制比是96 dB。

关键词： 超低电压   SRAM   稳定性   位交错   低功耗  

摘要： 超低电压电路设计可以有效降低功耗而被广泛用于物联网应用(Internet of Things,IoT),比如无线传感网络和植入式设备。因此在这些设备中需要超低电压静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,SRAM)电路系统,以降低电路功耗。虽然缩小电源电压会降低功耗,但是这会降低SRAM单元读稳定性和写能力,甚至发生读写错误。另一方面,随着电源电压的减小,软错误率将会明显增加。为了增强超低电压SRAM设计的软错误免疫性,通常采用位交错结构,从而可以用传统的编码纠错(Error Correction Code,ECC)技术修正这个错误。然而,当位交错结构被使用时,会带来半选问题,这会降低半选单元的稳定性,限制电源电压的进一步降低。另外在超低电压下,读位线漏电流也成为一个主要问题。它会影响位线的摆幅,甚至会导致读取错误。因此,设计一个可以适应于位交错结构的高稳定性SRAM单元具有重要意义。本文针对超低电压SRAM设计中存在的问题和挑战,提出了相应的解决方案。首先,我们概述了超低电压SRAM设计中的挑战,包括单元稳定性、位线漏电流和软错误问题。其次,根据现有的解决方案,我们提出了一个新的适用于位交错结构的超低电压SRAM单元设计,并详细介绍了所提出单元的结构和工作原理。为了评估提出的SRAM单元的性能,我们通过HSPICE仿真,对提出的单元与已有的单元的噪声容限、写裕度、读写时间以及功耗等重要性能参数进行比较。实验结果表明,提出的SRAM单元具有高的噪声容限和写裕度。在0.5V电压下,其读噪声容限和写裕度分别是传统6T单元的19.8倍和11.84倍。考虑最差工艺角和3?失败率,提出的SRAM电路的最小工作电压为0.435V。另外,它消耗较少的动态和静态功耗,其静态功耗比传统6T单元减少了53.3%。最后,本文用40-nm标准CMOS工艺设计了一个容量为4kb的SRAM电路,并画出相应版图。仿真结果表明,在TT工艺角、25℃和最小工作电压0.435V下,其工作频率为9.3MHz,读写功耗分别为4.08μW和3.85μW,静态功耗为0.705μW,写读一次能耗为0.853pJ。

关键词： 物联网   NB-IoT   数据采集   远程监控   低功耗  

摘要： 信息科学技术快速的进步,智慧城市的发展,感知城市关键数据的需求越来越高。城市街道环境卫生压力日益严重,为了减轻环卫工作人员的压力提高道路卫生的清洁度,开发一款实时监控垃圾桶垃圾容量的模块势在必行。对于采集垃圾桶垃圾容量信息有比较大的需求,利用此数据方便城市卫生的清洁。伴随着上个世纪90年代物联网技术初步形成,经历了多年技术革新,物联网技术深入到我们生活和工作中。现如今物联网技术已经比较成熟可靠,利用最近几年推出的NB-IoT技术,完成实现垃圾桶监控终端与监控平台相关数据的传递。垃圾桶终端主要负责采集桶内垃圾容量、垃圾桶经纬度信息以及电源电池电压量的相关数据,编写相关的通信协议联通终端和监控平台通过NB-IoT无线技术将数据传递至上位机平台,同时监控平台传递相关指令至终端完成远程控制,从而达到实时监控垃圾桶终端和实现对终端的配置。本课题监控平台设计基于B/S架构的web系统,实时直观地获取上传至平台的数据。监控平台主要负责获取终端上传的数据显示在页面上,发送指令至垃圾桶终端,同时利用百度地图插件实时显示垃圾桶终端位置。因为实际工作中垃圾桶数量众多信息数据量较大,平台使用Oracle数据库来保存数据。由于考虑实际需求,终端机低功耗是物联网项目重视的技术指标。低功耗终端机被安装电池,要求体积较小,可靠性高,维护简单,性价比高。低功耗终端机中元器件能耗低,电路设计要求损耗电量少,核心处理器不需要工作时进入休眠状态。最终,监控终端正常采集定位信息和垃圾桶桶内垃圾容量数据,监控平台正常接收终端上传的数据,并直观的显示在web端功能模块上方便环卫工作人员查阅相关信息提高清扫垃圾的工作效率。

关键词： 低功耗蓝牙   自组织网络   泛洪   能量优化  

摘要： 低功耗蓝牙自组织网络(以下简称蓝牙mesh)是低功耗蓝牙的一种全新拓扑结构的网络。蓝牙mesh网络利用基于传统泛洪算法的路由协议进行数据包的传输,模式简单。但是,采用这种传统泛洪式的广播会造成网络中节点的不必要转发,从而导致节点以及整个网络的能耗较大,这对电池供电、网络数据量较大等mesh网络而言是不适用的。因此,设计并实现合适的路由协议,以优化网络中的能耗,对扩展蓝牙mesh的应用范围有着重要的意义。本论文以蓝牙mesh管理型泛洪(Managed Flooding)路由协议为基础,从减少参与转发的节点数量着手,通过引入转发优先权、转发抑制和延时转发机制,设计了能量优化泛洪(Energy Optimization Flooding,EO-Flooding)路由协议。其中,转发优先权是基于收发节点间距离以及接收节点剩余能量信息设定的。延时转发是结合转发优先权对节点转发进行延时,延时时间由转发优先权确定,且转发优先权越高,延时时间越短。转发抑制是在延时时间到达后,节点根据转发抑制机制判断是否能够转发数据包。以上三种机制相辅相成,共同抑制了部分节点的不必要转发,降低了网络能耗,减少了数据冲突概率。本论文基于Nordic公司的nRF5 for mesh(Nordic mesh)协议栈对EO-Flooding路由协议进行了实现,并采用以nRF52832最小系统为基础的蓝牙硬件平台进行实测分析。选用20个nRF52832蓝牙设备,在设备组网的前提下对所实现的路由协议的网络性能进行了测试。测试结果表明:与Nordic mesh路由协议相比,EO-Flooding路由协议的网络总能量消耗减少了18.87%且平均端到端时延增加低于17%,达到了预期的设计指标。本论文的研究成果对蓝牙mesh的应用扩展具有一定的价值。