新型钟控神经元MOS采样/保持电路

为实现连续时间信号到离散时间信号的转换, 提出一种采用钟控神经元MOS管设计的新型电压型采样保持电路.在设计新方案中,通过引入nMOS阈值补偿单元,克服单管神经元MOS跟随器存在阈值损失这一缺点,提高采样保持电路的精度.采用具有高功能度的钟控神经元MOS管实现采样保持和跟随输出,使所设计的电路具有简单的结构和较低的功耗.对钟控神经元MOS管的SPICE宏模型进行改进,改进后的模型可用于对具有可变浮栅预置电压的电路进行分析.采用TSMC 0.35 μm双层多晶硅CMOS工艺参数对设计电路进行HSPICE模拟,并对新设计方案与现有采用神经元MOS管设计的采样保持电路进行比较.模拟结果表明,所提出设计方案明显提高了采样精度,并具有较低功耗.     

基于分类访问的低功耗联合式cache方案

片上cache通常消耗大部分的现代处理器功耗,为此提出一种低功耗分类访问方案,用来降低指令和数据共享的联合式cache功耗.通过增加一个类型指示位,cache的每一个块被动态划分为指令块和数据块.对于指令或数据访问,只有类型匹配的块会被访问.通过该方法,不必要的存储体访问很容易被过滤掉,相应的访问功耗也被节省下来.该方案仅需要少量的硬件开销,不会增加cache的访问延迟,而且对面积的影响几乎可以忽略.采用11个Spec 2000标准测试程序的实验结果表明,分类访问方案可以有效降低联合式cache的功耗.     

舰艇舱室二氧化碳检测装置

设计了一种超低功耗的检测装置,适用于舰艇舱室内的温度、湿度和CO2浓度的数据采集．分析了检测装置所采用微控制器、传感器和无线收发器的工作特点以及功耗,描述了检测装置的结构原理,给出了系统软件的设计方案和通信方法．实测结果表明,所设计的系统硬件结构简单可靠,功耗较小,达到了舰艇舱室二氧化碳浓度测量的设计要求．     

基于MSP 430单片机的便携式电池内阻测试仪

以嵌入式超低功耗微处理器MSP 430为核心,研制一种实用的低功耗便携式内阻测试仪.提出了采用基于锁相放大原理的交流注入法测量电池内阻,并阐述了其工作原理,详细分析了系统的软硬件结构.测试结果表明,该仪器能较好地满足镍氢电池和锂离子电池的内阻测试要求.     

Low-Power Operational Amplifier for Real-Time Signal Processing System of Micro Air Vehicle

A low-power complementary metal oxide semiconductor(CMOS) operational amplifier (op-amp) for real-time signal processing of micro air vehicle (MAV) is designed in this paper. Traditional folded cascode architecture with positive channel metal oxide semiconductor(PMOS) differential input transistors and sub-threshold technology are applied under the low supply voltage. Simulation results show that this amplifier has significantly low power, while maintaining almost the same gain, bandwidth and other key performances. The power required is only 0.12mW, which is applicable to low-power and low-voltage real-time signal acquisition and processing system.     

基于低功率电流互感器的电子式电流互感器

针对传统电磁式电流互感器绝缘复杂、容易磁饱和以及Rogowski线圈测量精度受骨架材料的温度特性和绕制工艺的影响等缺点,研制出一种仅采用一个低功率电流互感器(LPCT)实现大动态范围电流测量的电子式电流互感器.LPCT的输出经过A/D转换、电光转换,由光纤将高电位侧的电流信息传输到低电位侧;通过低电位侧的信号处理电路,同时提供测量和保护两种信号.试验表明,整套装置的准确度满足IEC 60044-8对0.2级计量和5P20保护电子式电流互感器的要求.通过对装置的温度试验得出:在-30℃～70℃温度范围内,系统的比差变化小于±0.1%,角差变化小于±2',验证了装置的实用性.     

基于HART总线智能变送器的电源分析与设计

以微控制器为核心的智能化技术和现场总线技术近年来成为仪表行业的研究热点。与普通的4~20 mA变送器相比,基于HART总线智能变送器节省了大量电缆,提高了测量精度和可靠性,但同时也增加了仪表内部功耗。仪表的电源部分设计变得十分关键。介绍了HART协议的特点,分析了HART总线智能变送器的低功耗和变仪表电流特性,并对低压差线性稳压器和开关式稳压器做了性能比较,指出线性稳压器成本低,不易受电磁干扰,纹波电压小,缺点是电源效率低;而开关式稳压器的供电效率较高,输出功率大,不足就是输出电压中所含纹波较大。传统单稳压电源设计模式不能同时满足高效率和低纹波电压要求,提出了一种二级稳压电源设计方案,将低压差线性稳压器和开关式稳压器配合使用。实例证明该方案达到了设计要求。     

基于BiCMOS的高性能CML三值D型触发器的设计

结合电流模逻辑(current mode logic, CML)电路的高速低摆幅、抗干扰能力强、适合在高频下工作的优点以及BiCMOS电路高速大驱动的优点,设计了一种结构简单的基于BiCMOS的高性能CML三值D型触发器。采用TSMC 180nm工艺,使用HSPICE进行模拟。结果表明,所设计的触发器不仅具有正确的逻辑功能,且结构简单,与目前先进的三值D型触发器相比,平均D-Q延时降低95.6％～98.4％,PDP降低16.2％～96.8％,同时工作频率可高达15GHz,适合高速和高工作频率的应用。     

O/W型微乳液应用于三线态湮灭上转换介质研究

光子上转换是吸收低能量（长波长）的光发射高能量（短波长）光的过程,在太阳能光伏、光催化等领域具有潜在应用价值而受到广泛研究,然而通常介质采用有机溶剂及绝氧处理都大大限制了上转换的实际应用.本文报道了可用于三线态湮灭上转换过程的新介质-O/W型微乳液,该体系制备简单、无毒环保,无需除氧脱气条件下,上转化发光稳定,具有未来实际应用的潜力.     

Voltage-Clock Scaling for Low Energy Consumption in Fixed-Priority Real-Time Systems

Power and energy constraints are becoming increasingly prevalent in real-time embedded systems. Voltage-scaling is a promising technique to reduce energy and power consumption: clock speed tends to decrease linearly with supply voltage while power consumption goes down quadratically. We therefore have a tradeoff between the energy consumption of a task and the speed with which it can be completed. The timing constraints associated with real-time tasks can be used to resolve this tradeoff. In this paper, we present two algorithms for voltage-scaling. Assuming that a processor can operate in one of two modes: high voltage and low voltage, we show how to schedule the voltage settings so that deadlines are met while reducing the total energy consumed. We show that significant reductions can be made in energy consumption.