关键词： 共源共栅间接补偿   密勒补偿   运算放大器   高增益   大带宽  

摘要： 大学生创新创业训练计划项目深入研究分析了传统两级互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)运算放大电路,并提出了一种基于共源共栅间接补偿结构的CMOS高性能运算放大器。该放大器能够克服因传统密勒补偿电容过大而导致带宽过低的难题。项目计划采用中芯国际180 nm 1.8 V CMOS工艺和华大九天的电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)软件进行设计。最终结果显示:在TT工艺角和25℃情况下功耗1.64 mW,单位增益带宽为377.71 MHz,相位裕度为82.87°,开环增益82.35 dB,等效输入噪声172.02 nV/√Hz@1kHz。

关键词： WSN   k-means均值聚类算法   低功耗路由   最低功耗传输路径   Dijkstra算法   能耗均衡  

摘要： 为提高无线传感器网络(WSN)中传感器节点的能量利用率以延长传感器网络的生命周期,提出基于k-means聚类的WSN低功耗路由算法。先按照距离乘积最大规则选取聚类初始簇中心,并在k-means算法迭代过程中引入能耗因子来优化k-means的分簇效果,降低基站附近节点的能耗和簇内的数据传输能耗;再使用Dijkstra算法搜寻簇首和基站间的最低功耗传输路径,以降低簇首能耗。仿真结果表明,该算法提高了网络的能量利用率,有效延长了网络的生命周期,使首个死亡节点延后出现,对WSN实现了更好的优化。

关键词： 油水两相流   流量   超声换能器   充电时间测量单元   低功耗   回波   时差法  

摘要： 基于超声波时差测量流量的方法具有非接触、易安装、不改变流体的运动状态等优点,被广泛应用于油田井下流体流速测量分析领域,能够实时测量流体流速,准确分析管道中流体流量的变化。针对传统的超声波流量计功耗高、电路复杂的缺点,根据超声波时差法测量流量的原理,结合井下高温测量环境,以及未来测井仪器低功耗、小型化的需求,以dsPIC33EV为主控芯片,设计了一种低功耗、小型化的井下超声波流量测量系统。该系统利用dsPIC33EV的充电时间测量单元CTMU(Charging Time Measurement Unit),实现声波传播时差与流量的高精度测量与计算。室内实验平台测试数据表明,该文设计的井下超声波流量测量系统测量相对误差为±7.2%,典型功耗为20mW,技术指标满足生产井流量监测需求。

关键词： RISC-V   CH565W   嵌入式   低功耗  

摘要： 针对当前嵌入式图像抓拍存储系统体积大、功耗高,提出了一种体积小、功耗低、基于RISC-V单片机的图像采集存储系统。系统采用RISC-V架构的单片机CH565W作为系统主控,使用CMOS传感器作为图像采集前端,使用eMMC芯片作为图像存储介质。系统测试结果表明:上位机可以实时显示分辨率为1 600 pixel×1 200 pixel、帧率为15 fps的视频,系统在低功耗模式下功耗为6.5 mW,系统正常工作时,整机功耗为750 mW,图像数据的平均存储速率为3.43 MB/s。

关键词： 图像传感器   可编程增益放大器   低功耗   开关电容  

摘要： 为了降低超大面阵CMOS图像传感器芯片的平均功耗,基于开关电容放大器的工作机理,提出了一种针对图像传感器前端信号采集与放大模块功耗降低的方法。研究图像传感器光电信号的建立特征,分析信号稳定与偏置电流之间的动态关系,提出以信号高效建立为目标的动态低功耗偏置方法。针对功耗与速度的矛盾问题,提出采用跟随数模转换器(Digital-to-analog converter, DAC)的预置电压改进方法,在降低功耗的同时,提升了速度和精度。该方法已成功应用于一款3.3 V 55 nm CMOS工艺的2 048×2 048阵列规模CMOS图像传感器,完成了具体电路设计与后端物理实现。考虑寄生参数的后仿真验证结果表明,输出电压建立精度为12 bit,输出最大摆幅可到1.6 V,在500帧/秒的高速应用下,单列功耗仅有15.2μW,同时可实现1~4倍的可编程增益,与传统固定偏置方法比较,功耗降低了40%,为高速低功耗的高端超大面阵CMOS图像传感器的设计提供了理论基础。

关键词： 无动力设备   RTK   低功耗  

摘要： 为拓宽RTK高精度定位技术的应用范围,解决无动力设备管理等问题,本文研究并设计了一套低功耗高精度定位系统,该系统可以实现RTK厘米级定位,整机选用低功耗的定位模块、4G模块和MCU,并使用一种自动休眠机制以延长续航时间,在有限的体积和电池容量下实现了长达20天的持续工作。设计的配套上位机可以查看装置的实时位置信息。系统完全独立运行,可以灵活应用在各种设备上,实现对车辆、无人机、无动力设备或人员的持续定位。

关键词： 广义熵   低功耗通信   通信冲突   数据包丢失检测   Adam优化算法  

摘要： 文章提出基于广义熵的周期性低功耗通信冲突数据包丢失检测方法,有效地描述通信系统中的随机性和模糊性,为数据包丢失检测提供更为全面和准确的信息。通过比较联合通信冲突概率与阈值的大小,判断周期性低功耗通信数据是否存在冲突;当检测到通信冲突时,从流表信息中提取与数据包丢失相关的关键特征,将其输入已训练的DNN模型中,实现周期性低功耗通信冲突数据包的丢失检测。实验结果表明:该方法能够在低功耗通信场景中实现快速而准确的数据包丢失检测;当广义熵值为7时,检测效果最好;该方法能够提取与数据包丢失相关的目的IP地址、端口号和数据包大小等关键特征。

关键词： 边缘智能   任务时效性   任务调度   能耗   多核系统   CBTP策略  

摘要： 在嵌入式实时系统中,边缘智能技术显著提升了计算性能.然而,确保任务时效性、提高效率、降低能耗和系统阻塞仍然是关键研究领域.本研究专注于同质多核系统的任务调度问题,提出了一种名为“基于相关性的任务分区节能调度策略”(CBTP)的节能调度策略.CBTP通过深度分析任务之间的依赖关系,为它们分配最优处理器,减少资源争用和阻塞.为了实现高效的并发访问,采用了多处理器堆栈资源协议(MSRP)和高性能的分区最早截止优先调度算法(P-EDF).同时,CBTP引入了双速节能机制,结合动态电压和频率调整(DVFS)来灵活调整任务的执行速度.实验结果表明,CBTP策略明显优于传统方法,显著降低了系统阻塞和能耗,验证了其在同质多核系统中的卓越性和有效性.这项研究提供了一种新的视角,旨在边缘计算环境下来提升实时系统的调度性能,同时提高调度的能源效率.

关键词： 低功耗   移近量   LoRa   无线传感  

摘要： 针对煤矿巷道等恶劣环境下顶底板移近量监测难题,采用激光相位测距技术,设计了一种低功耗无线激光移近量传感器。通过实验研究,该传感器实现了高精度测量,误差控制在3 mm以内,有效提升了测量准确性。同时,传感器在低功耗模式下整机功耗降至5 mW以内,显著延长了使用寿命。采用LoRa无线传输技术和WaveMesh网络,实现远距离自组网,方便安装使用。实验结果表明,该传感器具有高精度测量、低能耗工作和无线自组网通信等优势,可广泛适用于矿山巷道顶底板移近量监测中。

关键词： 低调制深度   低功率   自适应抗噪   超高频射频识别技术  

摘要： 超高频射频识别技术(radio frequency identification,简称RFID)是目前RFID发展的主流,但是传统的RFID幅度调制(amplitude shift keying,简称ASK)解调器在应对低调制深度的射频输入信号时难以实现精准解调.针对这种情况,该文基于GJB7377.1B标准系统的超高频RFID ASK解调器,设计了一个由包络检测、低通滤波、放大器和比较器组成的低功耗、自适应抗噪ASK解调器.与传统的RFID ASK解调器相比,使用了迟滞放大器来实现低调制深度下的精准解调,使用了偏置电路来降低功耗,并使用了迟滞单元来抗噪.经过测试和验证,该RFID ASK解调器可以在2.31%的最小调制深度下解调信号,其功耗仅为421.63 nW,且在射频信号(radio frequency,简称RF)加入噪声的情况下也能实现精准解调.