绝缘体介电电泳细胞分离器件数值分析和优化

绝缘体介电电泳(iDEP)利用微流体管道中均匀绝缘柱阵列产生介电电泳(DEP)所需要的非均匀电场,实现微全分析系统(μTAS)和芯片实验室(LOC)中细胞等生物粒子的分离.对这种新型的iDEP器件进行理论分析,建立了数值计算方法.基于有限元数值计算理论,利用Ansys软件,计算了细胞的介电电泳力,验证了iDEP的富集原理,对iDEP器件的介质形状、尺寸、间距和微管道长度等参数进行了优化,提出了设计准则.选用间距10 μm,圆形,微管道长度3550 μm的5×5绝缘柱阵列,器件性能最优.     

微喷管内气体流动特性研究

研究旨在提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件的性能。采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维收缩扩张微喷管,喉部宽度为16mm,深度为20mm,收缩比为1.6251。实验测量了不同进出口压比条件下微喷管内氮气流量特性。实验设定进出口压比范围为1.0~5.0,由此出口体积流量范围为0~0.2mL/s,出口截面特征雷诺数小于500。基于两种数值模拟方法(有限体积法和Boltzmann气体动力学方法)对微喷管内部流动特性进行了数值模拟。数值模拟结果与实验结果相吻合。数值模拟结果发现几点不同于宏观流动的异常现象随着压比的提高,声速截面逐渐偏离喉部,向下游区移动,并且下游区的流动不断加速。当压比达到5.0时,出口截面中心区域的马赫数达到1.26。沿程压力分布呈现非线性下降的趋势。这些现象主要是由于相比于常规尺度管道,微小尺度下表面效应引起的粘性附面层效应和三维效应更显著。     

一种12位100 MS/s流水线ADC的设计

设计了一种12位100 MS/s流水线型模数转换器。采用3.5位/级的无采保前端和运放共享技术以降低功耗;采用首级多位数的结构以降低后级电路的输入参考噪声。采用一种改进型的双输入带电流开关的运放结构,以解决传统运放共享结构所引起的记忆效应和级间串扰问题。在TSMC 90 nm工艺下,采用Cadence Spectre进行仿真验证,当采样时钟频率为100 MS/s,输入信号频率为9.277 34 MHz时,信干噪比(SNDR)为71.58 dB,无杂散动态范围(SFDR)为86.32 dB,电路整体功耗为220.8 mW。     

变截面微管道的制作与气体流动特性分析

为提高硅微无阀泵和空间微推进器的性能，采用微电子机械工艺在硅片上加工出不同长度，不同喉部宽度、断面形状为矩形的变截面微管道，实验测量微管道内氮气的流量特性，分析不同因素对流动特性的影响，研究发现，相同变截面微管道，扩张方向的性能好于收缩方向，不同变截面微管道，随着扩张角，等直段长度，宽度的不断增加，流动性能逐渐提高。     

微管道内的剪应力传感器

制作了一个微管道内的剪应力传感器,该传感器通过热传递的原理工作.采用硅微加工技术制作微管道,在玻璃上通过溅射方法形成钛铂合金热膜,最后将两者键合封装,形成埋置了热膜的封闭微管道.测量了热膜的电阻温度系数,确定了热膜处于不同输入功率下的过热比.对该剪应力传感器进行了方波实验,确定其工作在不同过热比下的时间常数.对传感器进行实验标定,得到不同进出口压差下,微管道内的壁面剪应力大小.     

Effect of gas compressibility on the characteristics of a synthetic jet flow

Numerical simulations are performed to investigate the effects of gas compressibility on the synthetic jet flow. A slot synthetic jet and a circular orifice synthetic jet are simulated assuming 2D and axis-symmetric behavior. The velocity of orifice, frequency response and the compressibility are studied through simulation. The numerical results are validated against existing experimental and analytical data, and good agreement are obtained. Gas compressibility effects on the synthetic jet flow are discussed. In conclusion, for the two kinds of different synthetic jets studied in this paper, the critical values of Mach number are 0.082 and 0.033.     

应用于微传感器信号处理系统的低通滤波器的设计与实现

研究旨在设计一款应用于微型飞行器机翼表面分离点检测的高精度微型传感器信号处理系统中的模拟低通滤波器。该滤波器由开关电容滤波器及其前置抗混叠滤波器和后置平滑滤波器组成。在整个信号处理系统中,滤波器不仅起到滤除信号干扰和噪声的作用,而且还用作过采样模数转换器的前置抗混叠滤波器。设计基于无锡上华0.5um 2层多晶硅3层金属（2P3M）CMOS 工艺,在3.3V电源电压下,采用相关双采样技术（CDS）及优化的开关组合,削弱了器件非理想特性的影响,提高了开关电容滤波器的精度,并运用具有低元件灵敏度及失真特性的多重反馈型二阶低通滤波器作为抗混叠滤波器和平滑滤波器,保证了整个滤波器具有良好的高频衰减特性。芯片测试结果表明：该芯片的截止频率为0.7kHz, 面积为0.39 mm2,功耗仅为1.53mW。     

Design and implementation of a low-pass filter for microsensor signal processing

A novel low-pass filter that consists of a switched capacitor filter(SCF) and its antialiasing prefilter and smoothing postfilter is proposed for a microsensor signal processing system,which is used in separation point detection on the surface of micro air vehicles.In the system,the filter is not only applied to finish the function of filtering but also used as the front end antialiasing filter of the over sampling analog-to-digital converter.This proposed implementation mostly relies on the design of a ...