集成电路储存环境范文

导语：如何才能写好一篇集成电路储存环境，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：集成电路布图设计；知识；保护

前言：

当今世界，随着科学技术的迅速发展，电子科技迎来了蓬勃的发展机遇，在短短的几十年时间内，电子行业发展到了一个前所未有的高度。尤其是计算机行业，更是电子行业中的领导者。但是，在这些电子行业中，最离不开的，便是集成电路系统，即集成电路系统行业的发展影响着电子行业的发展。由于集成电路产业的迅速发展，在其知识产权保护方面存在的问题也逐渐的暴露了出来。本文便着重于集成电路布局设计的知识及知识产权保护方面进行研究，从而为我国的集成电路事业的健康发展指出一条清晰明确的道路，顺应时展的潮流。

1 集成电路布图设计概述

1.1 集成电路布图设计的概念

集成电路系统的基础是半导体，即由半导体材料作为集成电路的基本元件，经由多个元件进行合并连接，共同置于由半导体组成的基片上，最终组装好的集成电路在电子器械或电子系统中控制电流，进而发挥其电子功能的部件。在计算机技术并不发达的初级阶段，由于材料学以及电子工程学的发展比较落后，使得计算机内部的电子元件是经由导线进行彼此之间的连接，这种搭设方式不但增加了电流流动的时间，减缓了信息传输的速度，还极大的增加了计算机内部的集成电路所占用的空间，使得计算机的体积极大，且信息处理缓慢，功能缺乏。但随着时代的发展，材料科学的不断进步，人们找到了良好的电子材料进行集成电路的搭建，因此，在集成电路的布局设计上能否取得进步便成为了计算机事业能否发展的关键所在。所谓的计算机部件设计，是经由软件或者图纸进行电路布局的3D模型规划，其就与土木工程中的建筑设计图纸相似，能够为产品的制造进行技术支持与步骤提供。可以说，集成电路布局设计在集成电路发展事业中所占的位置是最重要的，且在资金的投入上也是最高的。通常需要巨大的资金投入与人才投入才能设计出合理的集成电路布局。

1.2 集成电路布图设计的基本特征

集成电路布局设计的基本特征可以大体分为三个方面，依次为无形性，复制性以及表现形式的非任意性。在无形性上，由于计算机中的集成电路布局是由专业技术人员进行的智慧创造，仅仅能记录在图纸上以及电子储存设备中。可以说，这种思维创作的智慧结晶仅能通过有限的载体进行反映，进而被人了解知晓。这些都是集成电路布局设计的无形性的体现。在复制性上的体现更为明显，当集成电路的布局设计储存在电子储存设备当中时，通过计算机中的软件便可进行信息的复制，从而使得集成电路的布局设计被复制为多份。当不具备集成电路的布局规划信息与图纸时，想要了解某一电子设备中的集成电路布局状况，可以对该电子设备进行拆分处理，将内部的集成电路暴露出来，通过照相仪器或扫描仪器进行内部布局信息采集，便可以采集到集成电路的布局信息。这种信息的采集可以极大的降低集成电路设计者的工作难度与工作量。在表现形式的非任意性上，集成电路在原材料的使用，元件的基本参数，工艺技术要求等等方面都有极其严格的要求。在技术规范与原则上也有一定的套路，因此说，在集成电路的表现形式上，其具有非任意性。

1.3 以电磁炉为例的集成电路

此处以电磁炉的集成电路为例进行简单分析。SM16312集成电路主要控制电磁炉中的显示屏部分。通过中央处理器的控制将电信号转化为数据信号，进行编码转化显示在显示屏当中。且当电磁炉的集成电路出现问题进行更换时，需要注意的问题更多，首先便要保证维修环境的整洁，防止环境中污染物的影响使得电磁炉的显示屏部位出现问题。由集成电路控制的显示屏灯管比较脆弱，电路维修时操作手段的不当会使得灯管破碎或传输导线的断裂。进行导线焊接时，时间不可过长，否则容易导致电路控制的显示屏部位完全损坏。

2 集成电路布图设计的知识保护

2.1 对集成电路布图设计进行保护的意义

之所以对于集成电路布局设计进行保护，是因为布图设计是脑力劳动者脑力创作的成果与智慧的结晶。集成电路布图属于电子产业中专业要求较高的行业，如果不具备高端的专业知识与专业素养就无法进行集成电路的布图设计。在设计者进行布图设计的过程中，设计人员要对电路中的各个元件有详细而充分的了解，在进行布图设计时，既要考虑到固有的一些设计规定与功能布局，还要充分发挥设计者的创造力，只有将这两点进行有机的结合，才能够创造出优秀的集成电路布图。由于电路布图的这种设计是一种无形的资产，只能通过有形的载体进行信息承载才能够被人们了解。所以要对这种无形的设计进行产权保护，才能够在最大程度上保证布图设计者的权益不受到侵害。在创造性与实用性上，由于集成电路的布图需要脑力的劳动，一旦创造出独特的且信息处理迅速的电路布图设计则会产生巨大的经济效益，且有可能会对电子行业的进步与革新产生较大的影响，因此需要进行知识产权保护。

2.2 集成电路布图设计保护模式选择

对集成电路布图设计进行保护，就需要依靠法律的力量。国家制定了相应的《关于保护集成电路知识产权条约》。其中对于集成电路的保护就有明确的规定，既要求布局设计自身是由设计者自身进行独立的思维创造或与其他人共同合作进行创造进而得到的成果。对于那些根据别人的集成电路布局设计进行模仿或复制的布局设计，不但不对其进行法律保护，还要追究其法律责任。由于集成电路布图设计涉及到原创性，创造性与新颖性这三个方面，因此，知识产权在对其进行保护时，既要保护到成果作品自身，还要对其中蕴含的创新点与思维创造部分进行保护，这有这样，才能对与集成电路布图设计进行充分的保护，进而保护设计者的智力成果与财产安全。

2.3 集成电路布图设计专有权设计

对于集成电路布图设计的专有权进行保护，需要对主体，客体以及内容这三方面进行保护。在主体保护方面，涉及到布图设计的设计者，这既包括设计者自身与在思维创造过程中一同参与的合作者，还包括布图设计的相关法人与组织，另外，相关的可以享受该成果的权利委托人也是保护主体之一。而保护的客体，指的则是设计者创造出的具备思维创造性的布图设计。对于集成电路布图设计的内容保护既是对于设计专有权的具体权能进行保护。具体包括有复制权，商业利用权。

3 结语

当今世界，随着科学技术的迅速发展，电子科技迎来了蓬勃的发展机遇，在短短的几十年时间内，电子行业发展到了一个前所未有的高度。集成电路是以半导体材料为基础的，由多个元件进行线路连接，设置在基片之上，以达到一定功能的电子产品。本文通过对集成电路布图设计进行概述，并对集成电路布图设计的知识保护进行分析，从而促进我国的集成电路事业的发展，使我国的电子产业赶上时代潮流。

参考文献

[1]蒋黎.集成电路布图设计法律保护研究[D].吉林大学，2013.

篇2

关键词：电子技术；发展趋势；特点；电子设备

电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术。随着生产和科学技术的发展，工艺革新和新材料的使用，新器件的出现，尤其是大规模和超大规模集成电路的研制和推广，电子技术在二十世纪发展的最为迅速，成为近代科学技术发展的一个重要标志。它已广泛用于国防、科学、工业、医学、通讯（信息处理、传输和交流）、广播、电视、航空、导航、无线电定位、自动控制、遥控遥测、计算机及文化生活等各个领域。对推动国民经济的发展起着重要的作用，因此对电子技术的探究具有重要意义。现将电子技术的发展趋势和特点归纳为以下几个方面。

1 条件极端复杂化

电子产品在生产、储存、运输和使用过程中，经常受到结构的限制和周围环境的各种有害影响。如自身结构的高硬度、大弹性、极大、极小、极厚、极薄和奇形怪状等；外界条件如温度、湿度、大气压力、太阳辐射、雨、风、冰雪、灰尘、沙尘、盐雾、腐蚀性气体、霉菌、昆虫及其他有害动物以及振动、冲击、地震、碰撞、离心加速度、声振、摇摆、电磁干扰及雷电等。这些在一定程度上都影响了电子产品的工作性能、使用可靠性和寿命等。所以电子技术在生产制造技术上，必须达到极端条件的要求。而“微机电系统”就是顺应而生的产品。

2 微型化

电子产品在社会生活各个领域的广泛运用，技术精良，功能齐全，造型优美，使用方便等要求，使其产品结构正朝着微型化、小型化方向发展。现代电子组装技术的发展、大规模集成电路、功能集成件及系统功能集成件不断涌现，为实现上述要求提供了技术保证。而作为电子产品基础的各种电子元件则由大、重、厚，向短、小、轻、薄方向发展。如在电子产品结构材料上可以使用一些塑料的电子材料、钛合金、镁合金或是一些工程塑料合金来实现电子产品的轻薄化。而在连接设计上可用无引线的片式元件（SMC）和片状器件（SMD）实现短小化。贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右。一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%～60%，重量减轻60%～80%。如目前的手机和掌上电脑的结构和组装。其结构材料一般采用工程塑料，结构形式也各不相同，但基本都是采用螺钉、内外卡连接固定，用表面贴装技术装配而成的微型化产品。

3 绿色化

绿色化是电子技术未来发展的必然趋势。2006年7月1日欧盟《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质指令（RoHS）》正式生效。RoHS要求电子电器产品中所用的元器件原材料（单一均质材料）中的六种有害物质含量不能超过限额值。目前限制使用的物质有铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、六价铬（Cr+6）、多嗅联苯（PBB）、多嗅二苯醚（PBDE），其限量标准分别是：1000mg/kg、100mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg、1000mg/kg。我国也与2006年2月28日正式了《电子信息产品污染控制管理办法》。这一系列与此对应的办法的实施，有助于保护人类健康和报废电子电气设备合乎环境要求的回收恶化处理，同时也是一个技术壁垒，提高产品进入市场的准入门槛，使科技和环保实现可持续发展。人与自然界的和谐统一。

4 集成化

它主要包括三个方面：现代技术的集成、加工技术的集成和企业管理的集成。其中，实现电子系统集成化的关键是微组装技术（Microelectronics Packaging Technology，简称为MPT）和表面组装技术（Surface Mounting Technology，简称为SMT）。MPT利用三维微型组件、大规模集成电路（VLSIC）、超大规模集成电路（ULSIC）和超高速集成电路（UHSIC）等元器件，采用自动表面安装、多层混合组装和裸芯片组装方法来实现电子产品的集成化。SMT则是用自动组装设备将片式化、微型化的无引线或短引线表面组装元件、器件直接贴、焊到印制线路板表面或其他基板的表面位置上来实现电子产品的集成化。

5 高精度，多功能和智能化

现代电子技术往往要求高精度，多功能和智能化，有的还引入了计算机系统，因而其控制系统较为复杂。精密机械广泛地应用于电子设备是现代电子设备的一大特点。

高精度往往要求超净、超纯和超精。例如在微电子制造中，不仅对加工车间里的尘埃颗粒直径，颗粒数，芯片材料中的有害杂质含量有严格限制，甚至要求加工精度达到纳米级。

智能化装备的基础是计算机智能技术，目前计算机技术已经被广泛应用于电子电路的设计和仿真，集成电路的版图设计、印刷电路板（PCB）的设计和可编程器件的编程等各项工作中。

自控技术、计算技术和精密机械的紧密结合使电子产品具有更全面的功能，比如具有更高级的人类思维能力，只有想不到没有做不到。它们之间的紧密结合使电子设备的精度和自动化程度达到了相当高的水平。

电子技术是信息、智力、知识密集型技术，其耗能低，污染少。展望电子设备的前景，电子技术将会跟随时代的脚步不断的创新，更高更好的新技术必将开拓更广的领域，其良好的运用将很好的促进我国的现代化建设。

参考文献

[1]王隆太，等.先进制造技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]张平亮，等.先进制造技术[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]冯.先进制造技术基础[M].北京：北京理工大学出版社，2009.

篇3

关键词 EDA技术 电子工程

1EDA技术的基本概念

EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，是从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）和CAE（计算机辅助工程）的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具，集数据库、图形学、图论与拓扑逻辑、计算数学、优化理论等多学科最新理论于一体，是计算机信息技术、微电子技术、电路理论、信息分析与信号处理的结晶。

2EDA技术的发展过程

EDA技术的发展过程反映了近代电子产品设计技术的一段历史进程，大致分为3个时期。

（1）初级阶段：早期阶段即是CAD（Computer Assist Design）阶段，大致在20世纪70年代，当时中小规模集成电路已经出现，传统的手工制图设计印刷电路板和集成电路的方法效率低、花费大、制造周期长。人们开始借助于计算机完成印制电路板一PCB设计，将产品设计过程中高重复性的繁杂劳动如布图布线工作用二维平面图形编辑与分析的CAD工具代替，主要功能是交互图形编辑，设计规则检查，解决晶体管级版图设计、PCB布局布线、门级电路模拟和测试。

（2）发展阶段：20世纪80年代是EDA技术的发展和完善阶段，即进入到CAE（Computer Assist Engineering Design）阶段。由于集成电路规模的逐步扩大和电子系统的日趋复杂，人们进一步开发设计软件，将各个CAD工具集成为系统，从而加强了电路功能设计和结构设计，该时期的EDA技术已经延伸到半导体芯片的设计，生产出可编程半导体芯片。

（3）成熟阶段：20世纪90年代以后微电子技术突飞猛进，一个芯片上可以集成几百万、几千万乃至上亿个晶体管，这给EDA技术提出了更高的要求，也促进了EDA技术的大发展。各公司相继开发出了大规模的EDA软件系统，这时出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的EDA技术。

3EDA技术的特点

EDA技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是采用高级语言描述，即硬件描述语言HDL（Hardware Description Language），就是可以描述硬件电路的功能。信号连接关系及定时关系的语言。它比电原理图更有效地表示硬件电路的特性，同时具有系统仿真和综合能力，具体归纳为以下几点。

（1）现代化EDA技术大多采用“自顶向下（Top-Down）”的设计程序，从而确保设计方案整体的合理和优化，避免“自底向上（Bottom-up）”设计过程使局部优化，整体结构较差的缺陷。

（2）HDL给设计带来很多优点：①语言公开可利用；②语言描述范围宽广；③使设计与工艺无关；④可以系统编程和现场编程，使设计便于交流、保存、修改和重复使用，能够实现在线升级。

4EDA技术的作用

EDA技术在电子工程设计中发挥着不可替代的作用，主要表现在以下几个方面：

4.1验证电路设计方案的正确性

设计方案确定之后，首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证设计方案的可行性，这只要确定系统各个环节的传递函数（数学模型）便可实现。这种系统仿真技术可推广应用于非电专业的系统设计，或某种新理论、新构思的设计方案。仿真之后对构成系统的各电路结构进行模拟分析，以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。这种量化分析方法对于提高工程设计水平和产品质量，具有重要的指导意义。

4.2电路特性的优化设计

元器件的容差和工作环境温度将对电路的稳定性产生影响。传统的设计方法很难对这种影响进行全面的分析，也就很难实现整体的优化设计。EDA技术中的温度分析和统计分析功能可以分析各种温度条件下的电路特性，便于确定最佳元件参数、最佳电路结构以及适当的系统稳定裕度，真正做到优化设计。

5EDA技术的软件

目前EDA技术的软件很多，如EWB、PROTELL等。

（1）EWB（Electronics Workbench）软件。EWB是基于PC平台的电子设计软件，由加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司研制开发，该软件具有以下特点：①集成化工具：一体化设计环境可将原理图编辑、SPICE仿真和波形分析、仿真电路的在线修改、选用虚拟仪器、借助14种分析工具输出结果等操作在一个集成系统中完成。②仿真器：交互式32位SPICE强化支持自然方式的模拟、数字和数/模混合元件。自动插入信号转换界面，支持多级层次化元件的嵌套，对电路的大小和复杂没有限制。只有提供原理图网络表和输入信号，打开仿真开关就会在一定的时间内将仿真结果输出。③原理图输入：鼠标点击一拖动界面，点一点自动连线。分层的工作环境，手工调整元器件时自动重排线路，自动分配元器件的参考编号，对元器件尺寸大小没有限制。④分析：虚拟测试设备能提供快捷、简单的分析。主要包括直流工作点、瞬态、交流频率扫描、付立叶、噪声、失真度、参数扫描、零极点、传递函数、直流灵敏度、最差情况、蒙特卡洛法等14种分析工具，可以在线显示图形并具有很大的灵活性。⑤设计文件夹：同时储存所有的设计电路信息，包括电路结构、SHCE参数、所有使用模型的设置和拷贝。全部存放在一个设计文件中，便于设计数据共享以及丢失或损坏的数据恢复。⑥接口：标准的SPICE网表，既可以输入其他CAD生成的SHCE网络连接表并行成原理图供EWB使用，也可以将原理图输出到其他PCS工具中直接制作线路板。

（2）PROTEL软件。广泛应用的Protel99主要分为两大部分：用于电路原理图的设计原理图设计系统（Advanced Schematic）和用于印刷电路板设计的印刷电路板设计系统（Advanced PCB）。

篇4

1单片机

单片机是指电路芯片形成的集成，依托规模巨大的集成电路，在硅片上对CPU、RAM和ROM等功能进行集成，对小型计算机系统进行构建完善。当前，单片机在诸多领域得到了应用。其基本原理是在具有集成性特点的可编程电路中，各部件完成相应的指令任务。一般是集成电路对指令任务进行编写，再通过各部件对指令任务进行完成。在对指令实施操作的具体环节中，各部件需形成联合协作，无法独立操作。单片机主要由三个部分构成：（1）控制器。在单片机中，控制器占据着核心地位，是中心操作环节，其作用类似人体大脑，发挥着总体控制的关键作用。控制器以单片机结构为依据进行设计，能对单片机状态进行调整，促进各部分实现协调运行。（2）储存器。从实质上来看，储存器发挥着记忆感应器的作用，单片机通过储存器对指令进行获取，并对各部分地址划分进行获取，能保障单片机各部分结构的良好运转。（3）运算器。电子技术以运算为核心，通过运算才能保障各项基本操作。在单片机中，运算器最为忙碌。单片机主要具备如下技术特点：（1）使用期限较长。与微处理器相比，单片机的使用期限更长。当前，半导体技术实现了迅猛发展，加速了MPU更新。新型CPU核心技术日益丰富，具有较长的生存周期。（2）运算速度快。单片机提高了抗干扰性能，并降低了噪音。单片机强调在降低时钟频率的前提下，保持较快的运算速度。单片机改善了内部时序，在保持原有时钟频率的前提下，大幅度加快了运算速度。（3）具有良好的减噪效果，且可靠性较强。单片机生产厂家在对单片机进行设计时，对多种新技术进行了应用，增强了单片机的可靠性。例如，EFT技术的抗干扰性能较强，在振荡电路中，外界因素对正弦信号造成干扰，各毛刺信号迭加于其波形上，即触发信号干扰正常时钟。对施密特电路和RC滤波进行交替使用，能消除毛刺，使时钟信号恢复正常。当前，单片机在相邻引脚上对电源和地线引脚进行安置，不仅能降低穿过芯片的相应电流，还便于在电路板上布置去耦电容，能有效降低系统噪声。

2单片机在电子技术中的应用

2.1在通讯行业中的应用

电子技术能增强人际联系，并推动产业实现良好的无线整合。智能化和移动设备的广泛应用深刻改变了日常生活，先进的通讯技术有赖于对单片机的应用。例如，手机录音功能在采集语音信息的过程中，发生信号中断后，单片机通过对电压的自动获取，保障信号继续。同时，手机识别语音技术也对单片机技术进行了应用，利用单片机形成音频接入点，促进手机增强自动识别性能。

2.2在网络安全中的应用

在对网络进行使用的过程中，极易出现病毒袭击电脑的情况。这是由于电脑具有外部接入设备，木马病毒会通过该设备传播，形成对电脑的侵袭。网络病毒肆虐严重威胁网络安全，不仅影响人们的生产生活，还会窃取信息数据和保密资料。利用单片机对数据进行传输，能有效规避网络病毒对电脑的侵袭，能有效保障电脑数据和资料的安全。

2.3在出租车计价器中的应用

单片机经过长期发展，形成了丰富的功能，在出租车计价器中得到了广泛应用。利用单片机监控出租车的速度和行驶路程，能实现对计算机的准确控制，并计算数据，对出租车单价进行实时显示，能实现对司机和乘客双方权益的有效保障。单片机还具备自动感应功能，能对数据信息进行有效收集和集中处理。

2.4在医疗设备中的应用

单片机在医疗设备中的应用，有效保障了医疗设备的先进性，能促进患者增加对医疗机构和医疗服务的满意度。单片机的集成功能极为强大，在电子医疗设备中得到了广泛应用。例如，单片机与检测分析设备的融合，单片机与超声分析设备的融合，单片机与病房呼叫和监护系统的融合等。

2.5在工业领域中的应用

当前，工业领域实现了良好的自动化发展。部分工业生产环境较为特殊，对人体产生的健康危害较大，其工业生产活动的危险性较高。利用自动化设备开展工业生产，能有效保障工人安全和身体健康。在工业领域，利用单片机采集数据信息，实施程序控制，能促进工业管理目标的良好实现，能促进工业生产实现稳步发展。单片机在流水线作业和报警系统中的应用较多。自动化技术在工业生产中的落实，从整体上改善了工业生产条件，能实现对工业生产的细致调控。在高危险工业生产中，应用单片机，能创设良好协调处理数据的良好条件，能实现对工业技术的持续良好落实，增强工业生产的安全性。例如，在工业生产中构建自动消防系统和警报系统，能以环境变化数据为基础，促进单片机功能对智能统筹平台的贯彻，为消防职能的良好发挥创设良好条件，并实现对工业生产环境安全的有效保障。超声波仪器在实施检测时，能将现象条件作为依据对患者身体状况进行确定，并完善观察环境，从整体上提高医疗效率。

3单片机的开发技术

3.1CPU开发技术基于对CPU的改进，研发单片机，主要包括如下内容：一，对CPU总线宽度进行改进。以往，建立CPU总线宽度的基础为8位，对之进行改进后，可开发拓展为32位或者48位，能有效增强单片机处理信息的功能；二，对CPU结构形式进行改进。传统单片机的建立只有一个CPU基础，对之进行开发改进后，可形成两到三个CPU基础。

3.2存储设备的开发技术

当前，单片机的研发重点之一是改进存储设备。例如，对存储设备具备的读写功能实施研究，采用闪速型存储设备，具备静态读写和动态读写的双重功能。在使用单片机的过程中，发生掉电情况时，能避免信息丢失，增强了单片机的高效性和便捷性。

3.3能耗降低技术CPU技术更新能促进

MUP技术实现革新发展，进而加快单片机的运转速度，并提高振幅运动频率。在一般情况下，单片机转速越快，则耗能越多。能耗过大不仅会缩短单片机的实际使用期限，还会形成噪音。因此，在保持高转速的基础上，实现对噪音的减少和能耗的降低，是单片机极为关键的开发技术。对单片机内部顺序进行改变，对其整体振动频率进行利用，实现对单片机所需能耗的降低，并延长其使用寿命，加快其运行速度。在机器使用过程中，依靠高速运转完成工作的单片机难免会产生噪音。设计人员对单片机转速进行降低来防止噪音产生，难以形成良好效果。对单片机运转进行检验可知，噪音来源主要是集成电路，电源噪音对电子芯片形成撞击即产生噪音。可改变电源原位置，防止电源噪音对电子芯片的撞击，从整体上减少噪音，增强用户体验感。

3.4单片机程序开发技术

篇5

【关键词】无线通信 射频能量收集 自身供电

1 引言

近50年来，随着无线通信技术的不断发展，射频能量正在从世界各地数十亿的无线电发射器中发射而出，这些发射器包括移动电话、移动电话基站和电视/电台信号发射基站等。因此，利用射频能量来为一些低功耗电路供电已经成为一种趋势。图1给出了频率分布的范围，由此可见，射频能量中有很大一部分是可以被收集的。

利用这些能量为设备供电能够降低设备对电池的需求，同时可以使拥有电池的设备充电去延长电池的使用时间，也可延长一次性电池的使用寿命；无电池的设备可以设计成一种得到能量就能运行或有足够的充电累积就会运行的结构。这一技术的优点在于其能够利用例如基站和手机等无线发射器产生的“免费”能量，射频能量发射器将会随着用户的增加而持续增加，特别是宽带移动用户的增加，已经接近10亿。移动电话作为射频能量的发射源的主体，将有可能为各种近距离传感器应用提供能量。在一些城市中，人们已经可以从一个位置检测出很多WIFI发射器发射出来的射频信号了。在近距离情况下，比如室内无线局域网络，人们可以很容易的从一个路由器获取100mW的功率。当然，对于远距离的射频能量信号，则需要使用拥有更宽频带的装置去收集。

为了试验射频能量收集的可行性，需要在不同的位置对可用的射频能量进行测试。在结合收集器性能方面知识的情况下，可以确定射频能量收集装置部署的地点。然而缺乏对能量水平和特定时间、位置等因素的认识限制了射频能量收集开发的应用范围。

在低输入射频功率转换效率进步的情况下，已经有少数针对射频能量收集的报道。例如：一种比较有效的硅整流二极管天线，利用的是改进的全贴片天线，在射频输入功率为-20dBm时的转换效率达到18%。在东京做过的一个试验是从一个频率为845MHz的移动电话基站收集射频能量，在收集能量长达65小时以后，这些能量能够使液晶温度计工作4分钟 。

在20世纪90年代后期，射频能量发射设备的增加和低功耗消费类电子产品的使用为射频能量收集的研究提供了基础。在前期的工作中，Hagery等人提出了一种宽带整流天线阵列，试图收集频率范围在2-18GHz的射频能量。Powercast公司在2005年做过一个试验：在1.5英里外，用了一个小功率（5kW AM）的无线电发射站作为基站来获取射频能量。然而，这些系统并未发展到实际应用。

2 基本原理

射频能量信号是通过天线接收的，所以天线的工作频率必须与所接收到信号的频率相同，射频信号通过天线接收后既可以用在RF-DC转换器上又可以用在单纯的RF应用上；RF-DC转换器将RF信号转换为DC信号，从而可以将获取的能量存储在能量储存装置中；能量储存装置可以给RF-DC转换器、RF装置、低功耗应用提供能量。射频能量收集系统示意图如图2所示。

2.1 天线

图3为天线示意图。发射信号的天线有很多种，如手机基站、电视信号发射塔和WIFI路由器等；接收信号的天线则属于射频能量收集器的一部分，通过它接收外界的射频信号来进行后续工作。

在任何移动设备中天线的设计都是相当重要的。平面贴片天线是一种形状适宜、重量轻、易于操作的天线。然而，其本身却也不那么小。

一种减小天线尺寸的方法是在高介电常数的材料上制备贴片天线（这里使用的是Rogers RO6010，εr=10.2，d=2.54mm）。图4是测量的是频率为2.45 GHz天线的增益。一般来说，单个的天线不能收集到足够的能量去驱动一个器件，多天线结构可以获取一个更大范围的射频能量。

2.1.1 电视信号

如图5所示为Digital-TV能量收集装置原理图，该装置在不使用任何电池的情况下从6.3千米以外的广播电视塔收集射频信号能量，利用这些能量能够使一个输入电压为1.8V的单片机进行工作。在东京和亚特兰大，使用型号为NARDA SRM-300的测试仪对50-900MHz范围内的无线频谱进行了测量，结果如图6所示：Digital-TV频率范围较广且信号强度较强，因此对其信号能量进行收集相对来说较为容易。

VYAS R J等人设计了一种嵌入式传感器平台，这种结构收集数字电视射频信号能量，将所收集到的能量存储在一个100uf的MLCC里，在不使用任何电池的情况下，利用这些收集到的能量能够为一个型号PIC24F、输入电压1.8V、16位的单片机供电并维持其正常工作。该能量收集器的功率可达到-18.86dBm。

2.1.2 WIFI信号

美国俄亥俄州立大学的OLGUN U等人针对无线传感器等无线设备的应用需要，设计了一种新型射频能量收集装置，通过对频率为2.45 GHz的 WiFi信号能量进行为时20分钟的收集转换，可以输出最大值为20μA的电流，这能使带有LCD显示装置的室内外温湿度监测器持续工作10分钟。这次试验测量了在办公室中三个正交方向和几个点的WIFI信号。图7为使用这种测量方法对WIFI信号强度进行为时2分钟测量的信号强度图，可以看出利用这种方法能够收集到相当大量的射频能量。

表1总结了能量收集装置最终的测量结果，可以看出该装置可以像电池那样对负载提供电压。最终的结果显示，即使当接收的能量低到-40dBm时还是能产生直流电压。所以，即使在能量非常小的时候它也是可以运行的。

2.1.3 GSM信号

由于移动电话的数量众多且大多数时间是在白天使用的，因此在白天所收集到的射频能量会比夜间要多。为了能够在不同位置之间进行公平的比较，在2012年4月4日到2012年5月5日期间，每个工作日的上午十点到下午三点进行了测量，测量频率为0.3-2.5GHz，使用的仪器为安捷伦N9912A、BICOLOG20300全方位天线。如图8所示是在北伦敦地铁外测量的射频功率密度分布图，从图中能够很清楚地分辨出DTV、GSM900、GSM1800、3G和WIFI信号的带宽。

一个设计良好的天线应该能够具有获取整个频带能量的功能，这对于计算整个频带的能量是非常重要的。输入射频功率密度是在结合了所有频谱后计算出来的。2013年，Teck Beng Lim等人在新加坡南洋理工大学对GSM900和GSM1800这两种信号的能量密度进行了测量。测量过程中使用的是Rohde&Schwarz FSV信号分析仪、频率为900MHz和1800MHz的伸缩天线。从图9中可以很清楚的看到六个峰值点是要收集的能量，这些峰值的带宽通常都很窄；图10中给出的是GSM1800的能量密度：可以看到，GSM1800的带宽更宽，这看起来更有利于能量的收集，但GSM1800的峰值要比GSM900低很多。

2.2 RF-DC转换电路

RF-DC转换电路是能量收集器的核心部分，主要功能是将接收到的射频信号转换为直流信号。电路主要由阻抗匹配、整流器和电源管理三部分组成。

通常来说用单个硅整流天线二极管为设备提供能量是远远不够的，使用多个相互连接的天线可以提供足够的能量。如图11（a）所示，一种结构是在整流器前并联多个天线，汇总RF信号再进行整流。在点对点的射频系统中（窄基带），这种结构的能量转移是最有效的；如图11（b）所示，另一种结构则是每个天线对应一个整流器，先进行整流再汇总直流信号，对于大型硅整流二极管天线和射频能量收集（消除随机偏振的影响），这种结构是最合适的。

如图12为射频整流电路工作原理图，射频信号负向流入时（a）：当VN-1 > Vd+ VRF时，M2N-1管开启，这时由于VKVN时，M2N管开启，充电电流IN从电容CH（N）流入电容CV（N），在这个过程的最后阶段，电容CV（V-1）里面的电荷已经转移到电容CV（N）中。

电源管理部分示意图如图13所示，当M管关闭时，电流顺时针流过电感并产生一个磁场，电感左侧为正极；当M管开启时，由于阻抗较高，电流将因此减小。为保持负载有持续的电流流过，先前产生的磁场的磁极将会逆转（现在电感左侧为负极），这样就变成了两个串联在一起的电源。这个串联的电源产生更高的电压并通过二极管D给电容C充电。如果M管开关周期很短，电感在两次充电过程之间将不会完全放电，所以当M管开启时，负载两端电压总会比电源输入电压要高。当M管开启时，与负载并联的电容将会充电，随着M管的关闭，右侧电路被短接，这样电容就能够为负载提供能量，同时二极管的存在也保证了电流不会流过左侧电路。为了防止电容放电过多，M管必须要很快的下一次开启。

2.2.1 二极管的选择

能量收集电路一个很重要的要求是工作在低输入射频功率下。从天线获得的直流信号的峰值电压一般来说都远小于二极管的阈值电压，最好的情况是具有低开启电压的二极管。而且，由于能量收集电路工作在高频率状态下，需要使用一个开关时间很短的二极管。肖特基二极管是用一个金属-半导体PN结的二极管，这能让PN结工作更快，且正向压降只有0.15V。在实验中，用了两个Avago Technologies二极管，HSMS-2822和HSMS-2852。前一个开启电压为340mV，后一个为150mV。HSMS-2852适合LPD在射频能量很弱的环境下使用，而HSMS-2822适合HPD工作在RF能量很强的环境下。饱和电流是另一个影响二极管性能的重要参数，希望二极管有高饱和电流，低结电容，低等效串联电阻（ESR）。此外，拥有更好的饱和电流的二极管能够产生更好的正向电流，这有利于驱动负载。

虽然肖特基二极管具有很好的特性，但它很难被集成到芯片内部，所以需要用MOS管将其替代。如图14所示，MOS管栅极接地，负载为电容。理想情况下，Φ1时间段，当RFIN+>V0时，电流流入电容并给电容充电；在Φ2时间段，当RFIN+

2.2.2 级数

输出电压与能量收集电路的倍压器级数成正比。然而，实际约束限制了级数，也就限制了输出电压。由于每级电容存在寄生电容的影响，随着级数的增加，电压增益会减小，最后都可以忽略不计了。图15和图16表示了级数对效率和电压的影响。采用ADS 射频输入功率从-20dBm到20dBm和级数从1到9的模式，电路级数越多，效率就越高。然而，级数越多，效率曲线的峰值就越偏向更高功率区域。电压曲线显示，随着电路级数的增加装置能获得更高的电压，但是在低功率区域功率损耗也相应的增加。

对于能量收集电路，负载阻抗的选择是很重要的，对电路性能的影响如图17所示。如果负载值太低或者太高电路的效率就会降低。该图是对五级电路进行测量后的结果，每一级都是改进的串联排列的HSMS-2852倍压器。

2.2.3 RF输入功率的影响

由于能量收集电路包括二极管，二极管本身是非线性器件，因此电路本身表现出非线性。这意味着能量收集电路的阻抗会随着从天线接收到的功率的变化而改变。当电路和天线匹配的时候，能够达到最大功率传输效果，在特定的输入功率表现出阻抗匹配。

图18描绘了射频输入能量从-20dBm到20dBm对能量收集电路阻抗的影响。工作时的非线性表现在5dBm处有个拐点。

2.3 能量储存

在能量储存方面可以利用传统的充电电池、新型薄膜电池以及电容对能量进行储存。但电池存在可充电次数有限，需要更换等缺点。这就需要考虑采用新的存储方案，例如使用超级电容。传统超级电容为电化学双层电容器（EDLC），这种电容已经有30多年的使用历史了。EDLC是在必须被频繁更换的电池与在使用封装下无法提供足够电荷存储的静电/电解电容之间的最好产品。

3 重点难点

设计能量收集器的难点有三个，分别是天线、灵敏度和转换效率。

就天线而言，虽然科学工作者经过多年努力已经在设计技术方面取得了不小的成果，但是天线的小型化、宽频带问题仍是射频能量收集技术的关键。原因是要将其应用在较小的设备上就必须要求天线小型化，占用空间小；其次，空间中的射频能量比较低，所分布频带比较散，所以要求天线必须具有宽频带的特点。

就灵敏度而言，灵敏度决定了能量收集器工作的最大范围。射频能量比较低时，对其进行收集需要灵敏度较高的射频能量收集器。影响灵敏度的因素主要有：天线与整流器之间的匹配情况、整流器件阈值电压的影响等。经科研工作者不断努力，灵敏度虽已得到提高，但前提是需要使用几十级的整流电路，这就导致芯片面积增加、寄生参数增加等一系列问题。

就转换效率而言，功率转换效率是收集器的一个重要指标，当射频信号能量比较低时转换效率会迅速降低。目前提高效率的方法有采用外部阈值、内部阈值、自阈值的补偿以实现对整流MOS管进行阈值补偿加快其导通速度等方法。但这些技术效果还不是很理想，需要进一步改进或者发展其他新方法。

4 结论

在当今科技如此发达的社会，射频能量几乎无处不在，特别是在城区内，这使得收集射频能量来供给一些低功耗电子产品供电的概念成为可能。本文通过对已有的、应用在射频能量收集器上的天线、RF-DC转换电路、电源管理电路进行了总结与分析。然而，天线、灵敏度和转换效率等几个重点问题仍亟待解决。

参考文献

[1]U.OLGUN C.-C，CHEN J.L，VOLAKIS. “Design of an efficient ambient WiFi energy harvesting system”.IET Microwaves， Antennas & Propagation， 10.1049/iet-map.2012.0129.

[2]UGUR OLGUN，CHI-CHIH Chen，John L. VOLAKIS.“Investigation of Rectenna Array Configurations for Enhanced RF Power Harvesting”，IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，Vol. 10，2011.

[3]VYAS R J，COOK B B，KAWAHARA Y，et al.“A Batteryless Embedded Sensor Platform Wirelessly Powered From Ambient Digital-TV Signals”.IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques， 2013， 61（06）：2491-2505.

[4]RUSSOM， SOLIC P，STELLA M. “Probabilistic Modeling of Harvested GSM Energy and its Application in Extending UHF RFID Tags Reading Range”.[J]. Journal of Electromagnetic Waves and Applications，2013，27（04）：473-484.

[5]TECK BENG LIM， NGAI MENG LEE， BOON KIAT POH.“Feasibility Study on Ambient RF Energy Harvesting for Wireless Sensor Network”.IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on RF and Wireless Technologies for Biomedical and Healthcare Applications，Vol.15， NO.1， September 2013.

[6]THUREIN PAING，EREZ FALKENSTEIN，REGAN ZANE， et al.“Custom IC for Ultra-low Power RF Energy Harvesting”.IEEE vol.28，no.5， May.2009.

[7]HUGO GONC，ALVES，JORGE FERNANDES， MIGUEL MARTINS，“A Study on MOSFET Rectifiers Maximum Output Voltage for RF Power Harvesting Circuits”. IEEE，May.2013.

[8]PRUSAYON NINTANAVONGSA， UFUK MUNCUK， DAVID RICHARD LEWIS，et al.“Design Optimization and Implementation for RF Energy Harvesting Circuits”.IEEE Journal on emerging and selected topics in circuits and system，Vol.2，NO.1， March 2012.

作者简介

田龙（1988-），男，河北省人。硕士研究生学历。研究方向为集成电路设计。

刘征（1989-），男，天津市人。硕士研究生学历。研究方向为集成电路设计。

鞠家欣（1972-），男，黑龙江省人。博士研究生学历。主要研究方向为集成电路设计。

姜岩峰（1972-），男，甘肃省人。现为北方工业大学教授、硕士生导师。主要研究方向为集成电路设计。

篇6

1机电一体化与PLC技术分析

机电一体化，在生产系统中融合计算机技术，促进系统升级与整合，降低生产人员工作强度，大幅度提升设备使用效率，实现推动智能化操作系统建设的目的。同时，落实可持续建设理念，降低生产时能源消耗，推动我国工业生产水平的提升。1)PLC技术具有其本体的技术特点，将其与计算机技术相结合可以在最大程度上发挥出机电一体化的功能。如今伴随着我国机电一体化水平的不断提高，对其产品储存量与计算速度的要求也越来越高。PLC技术的应用便可以很好的解决这一问题，为人们生产生活提供了方便。相对于其他技术在应用到器件设备中具有更加优质的抗干扰性能（牛利松,田通，焦春来，PLC在机电一体化生产系统中的应用分析，数字通信世界,2019年第7期169和216页）。通过对现有的PLC技术的应用情况以及生产水平进行研究统计，可以发现该技术中应用了大规模集成电路技术，同时大规模集成电路技术表现出极高的可靠性。2)通过市场调查可以发现，日本三菱公司生产的可编程逻辑控制器在无故障的情况下可以工作较长的时间。主要是因为在生成PLC的过程中，使用的硬件具有自我检测功能，一旦检测到问题，可以及时进行警报，便于进行及时处理。由于集成电路以及半导体材料的不断发展，芯片的集成度不断提高，同时电路元件在芯片上的集成度也不断升高。因此PLC产品的型号以及规模也已经发生了相当大的变化，主要体现在集成器件的功能上。PLC产品的功能规模相当丰富，更好地满足工业控制的各种需要。同时器件本身具备完整的数据运算和逻辑处理功能，因此具有一定的应用优势。

2机电一体化生产系统运用PLC技术的措施

机电一体化生产系统种类较多，为了提升研究深度与准确性，本部分选择具体案例分析。以染色生产系统为例，分析PLC技术的具体运用，并着重分析侧重点。

2.1温控系统硬件组成

本次设计考虑到纺织行业的特点，选择欧姆龙公司生产的α系列PLC机型，属于典型中小型机，其中最大控制I/O点数为1184点。染色机温控系统核心选择PLC系统，打破传统仪表控制的不足，用户可以根据自己产品与布料调整染色控制温度曲线，并借助PLC优点，通过简单编程实现输入信号与输出信号的联锁，一旦出现故障情况及时作出反应，提高控制系统的安全性与可靠性。温控系统控温单元采取晶闸管，并将其作为电子开关，触发通过功率扩展板实现，并对加热器通断进行控制，PLC中测量反馈信号输入选择热电偶，构建一个完整闭环系统，实现温度的精确控制（郭润梅，分析PLC在机电一体化生产系统中的应用，世界有色金属,2018年第22期212和214页）。

2.2温度测控模块分析

考虑到纺织品染色工艺要求的温度范围及特点，设计时温度传感器选择铂电阻，它的控制温度低于20摄氏度时线性度良好，甚至可以将非线性校正部分去除掉。通过程序将相应设定值写入该模块，直接将原有温度曲线进行调整，满足不同生产厂家或不同纺织品种的优势，该模块该交易对温度自动修正，模块中输入热电偶修正值，利用认为修正方式减少热电偶本身误差造成温控误差，促进控制精准度的提升。

2.3人机互动模块分析

1)开关量模块。开关量输入模块主要承担待染色物质类型的选择，选择C200H-ID212；输出模块选择C200H-OC225主要负责染色故障报警信息的输出。2)人机界面。染色机启动与停止通过触摸屏模块实现，选择染色品种、温度参数等，出现报警故障时直接显示发生故障的位置及原因。

2.4系统软件结构内容

染色机温控系统的主要组成部分就是软件部分，直接为全中文操作环境，并支持微软系统拖拉与粘贴操作，提高操作者编程编程效率。

3技术趋势分析

结合科学技术的发展趋势得知，在以后几年中，研究人员肯定会制造出更多新型的电气工程设备，在机电一体化之中，结合现有的运行环境，对人机界面进行大力的完善，保证PLC技术在机电一体化当中得到更好运用，推动我国电气工程朝着智能化、自动化方向发展。将PLC技术运用到机电一体化系统当别关键，这也是未来的发展趋势，设计人员可以根据当前机电一体化系统的运行现状，对计算机组网进行大力的完善，保证PLC电气控制系统更加健全。当前PLC技术的应用范围越来越广泛，由于其网路布局较为广泛，密度也比较大，将会在机电一体化当中取得良好运用。将来PLC技术在电气设备当中的应用越来越多，保证通讯工具更加完整，控制系统的操作界面更加人性化（唐中武，PLC在机电一体化生产系统中的应用研究，黑龙江科学,2018年第16期126-127页）。由于我国大型工业电气设备的快速发展，将PLC技术应用到自动化控制系统之中，能够更好的提高各项电气设备安全性能。由于网络技术的全面发展，机电一体化系统当中的PLC技术自动化程度不断提升，这也满足当前智能社会的发展要求。

结语：

篇7

关键词：低功耗；无线供能；电荷泵整流器；低压差线性稳压器；带隙基准电压源；电源抑制

中图分类号：TM44；TN722；TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-04

0 引 言

近几年，受益于集成电路工艺技术与片上系统（System on Chip，SOC）的不断发展，射频识别、微传感网络以及环境感知等智能技术得到了飞速发展。其中，对于无线供能植入式芯片的能量管理、功耗等问题受到了持续关注与研究。当能量采集完成后，如何管理该能量是下一代被动与半被动植入式医疗设备的要点之一。

在低功耗植入式芯片中，如低噪声放大器、模数转换器等对工作电压及其纹波都有一定的要求，因此须通过无线能量管理单元（Wireless Power Management Unit，WPMU）将其电源性能优化。在被动式芯片中，电荷泵整流器（Charge Pump Rectifier，CPR）、带隙基准源（Bandgap Reference，BGR）、低压差线性稳压器（Low Dropout Regulator，LDO）是WPMU的重要组成单元[1]。芯片工作时，人体各种低频信号（EEG、ECG）会通过相应的耦合方式传输到电源通路上，从而产生低频噪声，因此必须采用相关技术获得高电源抑制比电源。论文首先通过电荷守恒定理对传统Dickson电路进行动态分析及能量转换效率的改进；然后采用电源抑制增强（Power Supply Rejection Boosting，PSRB）与前馈消除（Feed-forword Cancellation，FWC）等技术分别提高BGR、LDO在运放工作带宽内的电源抑制力（Power Supply Rejection，PSR），并在输出节点并联电容以滤除超高频纹波；最后为保证LDO在负载变化时的稳定性，利用零极点追踪补偿来满足相位裕度的要求。

论文对高性能无线能量管理单元预设指标为：

（1）CPR在输入500 mV交流小信号时能输出2 V电压并驱动200 A的电流。

（2）BGR输出电源抑制比在LDO的工作范围内尽可能大于60 dB，以减小对LDO的影响。

（3）LDO输出电源抑制比在生物信号频率处（01 kHz）及CPR输入信号处大于60 dB，从而提供负载电路高性能的工作电压。

（4）在满足以上性能的情况下，尽可能减小电路工作时的静态电流。

1 无线能量管理单元的基本原理

图1所示为论文采用的无线供能能量管理单元拓扑结构。由图1可知，WPMU主要包含CPR、BGR、LDO及保护电路（PRO）等模块。芯片通过片外天线采集到由基站发射的高频无线能量信号，CPR将信号整流后进行升压，产生纹波较大的电压，并将该能量储存到Cs中。由BGR与LDO所组成的环路通过负反馈输出纹波较小的VDD来驱动负载电路。其中BGR为LDO提供一个精准稳定的参考电压，因此BGR的性能影响着LDO输出电压的性能。芯片中的保护电路包括过温保护电路、过压保护电路、限流电路，其主要目的在于意外情况下对电路关断，实现对电路的保护。

设计能量管理单元时，在无线供能的环境下要注意相关性能的优化，而这又伴随着其它性能的牺牲，下面将详细分析论文采用的CPR、BGR、LDO设计原理及电路结构。

3 版图及后仿真结果

采用SMIC 0.18 m CMOS工艺，在Cadence下对电路进行仿真验证，无线能量管理单元的版图如图7所示，其中包含了CPR、BGR、LDO及PRO等模块，芯片的尺寸大小为277 m×656 m。

电路在工作时要避免反馈环路发生震荡，必须保证LDO环路的相位裕度，论文在tt、ff、ss三个工艺角下对其进行不同负载电流（0200 A）的仿真，仿真结果如表1所列。该结果表明在负载电流0200 A内，由于零极点追踪补偿的作用，相位裕度均大于60度，根据奈奎斯特稳定判据，LDO环路能在负载变化的范围内稳定工作。

图8所示为BGR、LDO的PSR仿真波形，从图中可以看出，BGR采用PSRB技术后，PSR在低频降低了近25 dB。当LDO采用FWC技术时，电源抑制在低频段得到了显著提升，电路空载时，在100 Hz内提升了近20 dB，满载时提升了近40 dB。

图912给出了WPMU中CPR与LDO的相关瞬态仿真结果，当输入频率为500 MHz、幅度为0.5 V的正弦波时，电路建立时间约为13 s，CPR的纹波约为5 mV，而LDO的输出电压纹波减小至2.3 V，即高频处PSR约为-66 dB。因此论文采用的LDO在生物信号频率处（DC-10 kHz）与输入信号频率处（100 MHz以上）具有较好的PSR。表2对相关文献与本文设计进行性能比较，可以看出，该电源管理单元能输出性能更好的工作电压。

4 结 语

论文针对CPR、LDO、BGR进行研究，设计了一种应用于低功耗无线供能植入式医疗芯片的能量管理单元。采用SMIC 0.18 m CMOS工艺提供的本征MOS管使CPR的效率得到提升。利用PSRB将BGR的PSR在低频处从-75 dB降低到-95 dB，这是优化LDO电源抑制能力的基本前提。通过FWC、零极点追踪补偿改善LDO的PSR与稳定度，在驱动0.2 mA的负载电流时，PSR为-85 dB@DC，而相位裕度在负载范围内均大于60度，该性能可适用于对电源性能要求较高的模块。

参考文献

[1]郭文雄.应用于植入式经皮能量传输的集成电路研究与设计[D].广州：华南理工大学，2013.

[2]Pierre Favrat， Philippe Deval， Michel J.Declercq. A High-Efficiency CMOS Voltage Doubler[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits， 1998， 33（3） ： 410-416.

[3]To shiyuki Umeda， Hiroshi Yoshida， Shuichi Sekine， et al. A 950-MHz Rectifier Circuit for Sensor Network Tags With 10-m Distance[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits， 2006， 41（1）： 35-41.

[4]Keith Sanborn， Dongsheng Ma， Vadim Ivanor. A Sub-1-V Low-Noise Bandgap Voltage Referen-ce[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits， 2007， 42（11） ： 2466-2481.

[5]Mohamed El-Nozahi， Ahmed Amer， Joselyn Torres， et al. High PSR LOW Drop-Out Regulator With Feed-Forward Ripple Cancellation Techniq-ue[J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits， 2010， 45（3） ： 565-577.

[6]王忆.高性能低压差线性稳压器研究与设计[D].杭州：浙江大学，2010.

篇8

成果简介： 天然食品防腐剂与天然食品防腐粉均属食品防腐领域。取花生壳为原料，经过精细处理，制成天然食品防腐剂和天然食品防腐粉。天然食品防腐剂无菌无毒，不影响食品的色、香、味。将它添加于酱油中，酱油保质期可达一年之久。将天然食品防腐粉事先放入浸泡咸鸭蛋的水中，制成的咸鸭蛋咸淡适中，清香可口。此浸泡液可使用五年仍不变质。使用天然食品防腐剂制作的酱油和使用天然食品防腐粉制作的咸鸭蛋，均属绿色食品。

本发明操作简单易行，有广阔的发展前景。预计未来，将天然食品防腐剂用于饮料、果汁、面条、粉丝等食品，也是值得探讨的。该发明有较好的社会效益、经济效益和环境效益。（本成果联系方式：蒋玉英 13135288192）

一种从含硒酸泥中分离和回收硫铁硒的方法

成果简介： 本发明公开了一种从硫铁矿制酸过程含硒酸泥中回收硫、铁、硒的方法。先在含硒酸泥中加入煤油浸提单质硫，过滤分离含单质硫的热煤油和含硒、铁的脱硫渣。待热煤油冷却后单质硫析出。再将含硒、铁的脱硫渣加入到硫酸和氯酸钠的混合溶液中，过滤分离氧化浸出液和含铁残渣，在氧化浸出液中先后加入亚硫酸钠和硫脲，还原得到沉硒后液和粗硒。硫的总回收率达97%至98%；硒的品位达到92%至93%，硒的总回收率达94%至95%。本发明操作简便、设备简单，具有很好的应用价值。

高性能存储控制器平台

成果简介： 随着制成工艺的进步，工业界已经有能力生产密度愈来愈大且低成本的NAND闪存芯片，这将非常有助于推动固态硬盘（SSD）技术在笔记型电脑的应用。SSD的核心芯片是控制器芯片，可以智能地调度和控制数据传输，用以提高个人电脑应用所需的SSD传输带宽，香港应用科技研究院SSD平台可以授权给客户使用的包括IP及芯片解决方案种类。

高性能存储控制器平台技术包括硅芯片IP，带有SATA II设备介面的测试芯片以及FPGA开发板和相应固件；当中亦提供SSD参考设计方案，从而减少客户开发SSD SoC的时间，也可以帮助客户根据产品的需求定制设计，实现不同的应用，如SSD或DOM等。此平台能满足高性能NAND闪存的庞大市场应用，特别是PC市场对记忆体的需求。

主要技术：

（1） 24位BCH纠错-用于增强基于多层单元（MLC）NAND闪存应用的可靠性；

（2） 可编程的纠错处理器-用于更好地支持单层单元闪存（SLC）及多层单元闪存（MLC）混和应用，提供高性价比和可靠的SSD解决方案；

（3） 定制化多通道设计-提高SSD应用的数据吞吐量并可做到可扩展设计；

（4） 先进的映射技术-高效的映射逻辑块到物理页或块。

超高速USB3.0介面

固态硬盘控制器芯片

成果简介： 本成果将开发先进的NAND闪存控制器用以支持新的同步介面的NAND闪存标准，如ONFi或Toggle模式。同时，将开发相应的软件以最大化资料操作带宽，并提升NAND闪存读写效率。增强的纠错模块在这个专案中也会改进，用以处理可能带来更多误码的新型MLC NAND闪存。此外，本成果也将研发USB3.0设备端控制IP，这个非常复杂且有价值的IP将完全符合USB组织所定义的USB3.0规范。

主要技术：

（1） 增强 BCH 纠错-用于增强基于多层单元（MLC）NAND闪存应用的可靠性；

（2）先进 NAND 闪存控制器-用于支持同步介面ONFi或Toggle模式等NAND闪存标准，提升访问速度；

（3） USB3.0设备端控制器-完全相容USB3.0标准并后续相容USB2.0。

LED驱动器

成果简介： 高功率照明二极体技术的迅速发展带来LED照明的普及化。新一代的AC-DC和DC-DC LED驱动器，以顺应这一趋势。这些驱动器技术跟高功率 LED 灯合并起来将会替代传统日光灯、MR16、T8、街道以及E27节能灯。

（1）AC-DC LED驱动器

我们已经为高功率二次侧感应（SSR）AC-DC适配器集成电路及原边感应（PSR）AC-DC LED控制器/驱动器集成电路开发了高电压模拟构建模块，包括：

* 低EMI的片上振荡器

* 自动恢复短路保护

* 温度感测器和过温保护

* 模拟数位转换器

* PID控制器

* 零电流检测器、欠压闭锁电路

* 提供离线应用的PWM电流模式控制器

（2）DC-DC LED驱动器

DC-DC LED驱动器在工作电压为30V时可以提供输出电流350mA到1A。LED驱动器平台模拟IP原件上的主要组成部分包括一个高电压调节器、电流检测电路、可编程（可扩展）功率驱动器和功率FET、关机控制电路和高电压ESD保护电路。将上述IP元件集成于LED驱动器平台，则只需少数外部元件装配在一起便可使用。香港应用科技研究院研发的LED驱动器使得节能LED灯可替代现有的T8萤光灯管、MR16卤素灯和E27灯泡。

v-Trainer 视觉训练仪

成果简介： v-Trainer 是新一代经专业测试有效治疗弱视和双眼视的训练仪，治疗数据存于内嵌式USB主储存器，可在家里或其他地方使用。具有电子目镜内含高分辨率显示屏，针对个别患者的视觉能力而自动调校训练设置，治疗软件可升级，预装治疗软件，可改善弱视及双眼视功能和内置特殊光学组件，模拟视光检验时的真实性等特点。具有改善视力（87%患者的视力提高多于1行，68%患者的视力提高多于2行）、改善对比敏感度（100%患者普遍得到改善，85%患者能于高空间频率范围内得到改善）和改善双眼视功能（66%患者普遍得到改善）三大治疗效果。

微投影芯片

成果简介： 微投影技术可以将原始银幕尺寸通过投影转变成清晰的大银幕影像，可以为上网本、手机、MP4、数字照相机和摄像机等小型电子设备提供大银幕显示功能。

LCoS显示IP模块采用基于全数位设计的真脉宽调制方式，全部经过硅芯片验证。这些IP包括嵌入式视频专用SRAM、DDR I/O、数位调制模块、时钟分布模块等一系列高性能电路模块。成像IP模块同时相容VAN和TN两种液晶模式。

针对微投影应用定制的集成LED驱动电路，具有回应速度快、无开关毛刺和低功耗等优点。同时，集成的DC-DC转换器（包括boost和buck）可以为LCoS成像芯片和视频处理芯片提供可编程电源电压。

将LCoS成像技术和集成LED驱动芯片相结合，客户可以设计、生产出高性能低功耗低成本的微投影仪产品。

磷酸铁锂系复合材料的制备方法

成果简介： 本发明公开一种磷酸铁锂系复合材料的制备方法，其特征在于采用磷酸氢铁作为铁源和磷源，将锂源（氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂等）、磷酸氢铁和掺杂源物质混合，置于球磨机中进行机械化学反应，使锂替换FeHPO4中的氢，将球磨后的物料置于保护性气氛下煅烧数小时晶化即可得到磷酸铁锂（LiFePO4）复合材料。本发明的优点在于它简化了合成工艺，降低了材料成本，得到的磷酸铁锂复合材料比容量高，循环性能良好，易于工业化应用。

联系单位：湖南省技术产权交易所

联系地址：长沙市八一路59号省技术产权交易大楼704

电子邮箱：.cn

联 系 人：周利平 向光远

邮 编： 410001

篇9

本文结合实践，总结分析了常用元器件电阻、电容、电感、半导体二极管、三极管的损坏原因及其表现，以及常用、有效的六种检测维修方法：直观法、电阻法、电压法、电流法、示波器法以及代换法等，可对维修检测实践给以帮助。

【关键词】 热敏电阻 漏电阻 电击穿 代换试验法

电器设备的故障多由元器件坏损所致，其它原因引发电子设备的故障也经常导致电子元器件的损坏，造成设备不能工作。因而，鉴别元器件的好坏，掌握元器件损坏的特点以及多种电器检修方法，对查找故障点及修复设备是十分重要的。

1 电子元器件损坏原因及表现

1.1 电阻（电位器）

电阻是一种导体，在电路中用R表示，它的故障一般只有两种，即增值和开路。电阻增值多是电流过大所致。当流过电阻的电流超过额定电流后，电阻会冒烟以致开路。电阻损坏引起电路故障后其表面涂层会变色或发黑，从外观判断，既直观又快速。

1.2 电容器

电容是储存电荷的元件，电路中用C表示。电容两极板间填充的是绝缘介质，两极间的电阻就是常说的漏电阻。漏电阻大漏电流就小，漏电阻小漏电流就大。电容损坏引起的故障比较复杂，最简单的故障就是开路和短路。开路是充放电电流过大所致，短路多是电压过高击穿引起，当然也不排除其它原因。

1.3 电感器（变压器）

电感线圈是一种非标准元件，按照不同用途可以制成各种不同形状，电路中用L表示。电感的主要参数有：电感量、品质因数及分布电容。电感故障主要表现为：开路（线头霉断）、短路（局部短路）、受潮、磁芯破损等，其故障率相对较低。变压器是利用线圈间互感原理制成的，可变压、变流及变换阻抗，用T表示。变压器种类很多，但常见故障不外乎短路、断路和漏电。

1.4 半导体器件（二极管、三极管）

晶体管在电子电路中居中心地位，决定了电路功能能否实现。在电路中晶体二极管用VD表示，晶体三极管（下简称“三极管”）用VT表示。晶体极管内部结构为PN结，二极管有一个PN结，三极管有两个PN结。三极管的主要参数有：集电极最大耗散功率PCM、集电极最大电流ICM、集射极最大电压BVCEO等。三极管在工作时，因工作电压过高、工作电流过大、工作状态不符合要求等都会造成损坏。

2 常用检修方法

电器设备的检修方法很多，以下介绍几种常用的检修方法：

（1）直观法。直观法就是通过亲眼看到的方式去发现问题，排除故障的检测方法。

通过直观法可以检测任何一种电器设备或电路，如电器设备的破损，断裂，插口是否生锈，电路是否有断开等现象。直观法有两种检测对象，一种是对实物进行检测，另一种是对图像进行检测，如对电视机的检测即可通过示波器进行检测。

对实物进行检测，如果遇到需要拆分的电器设备，在拆分前必须注意观察电器设备的外表，看有无碰伤痕迹，机器上的按键、插口、电器设备的连线有无损坏等。拆分后，注意观察电器内部的情况，如熔断器是否熔断，电阻是否烧焦，变黑，电解电容器是否变形，有无漏液等现象，电路板上的焊点是否良好等。

直观法是最方便，也是最常用的一种检测方法。

（2）电阻法。电阻法就是利用万用表的电阻档对电路以及元器件检测的一种方法。

（3）电压法。电压法是检测电器元件及测量电路最基本、最常用的方法。经常测试的电压是各级电源电压、晶体管的各极电压以及集成块各脚电压等。一般而言，测得电压的结果是反映电器工作状态是否正常的重要依据。电压法可分为直流电压检测和交流电压检测两种。

（4）电流法。电流法是通过检测晶体管、集成电路的工作电流，各局部的电流和电源的负载电流来判断电器故障的一种方法。用电流法检测电子电路时，可以快速找出晶体管发热、电源变压器等元器件发热的原因，也是检测各元器件和集成电路工作状态的常用方法。电流法检测可分直接测量法和间接测量法两种。

（5）示波器法。示波器是一种综合性电信号显示和测量仪器，它不但可以直接显示出电信号随时间变化的波形及其变化过程，测量出信号的幅度、频率、脉宽、相位差等，还能观察信号的非线形失真，测量调制信号的参数等。示波器法是利用示波器观察信号通路各测试点，根据波形的有无、大小和是否失真来判断故障的一种检修方法。

（6）代换试验法。代换试验法是用规格相同、性能良好的元器件或电路，代替故障电器上某个被怀疑而又不便测量的元器件或电路，从而来判断故障的一种检测方法。

当代换局部电路时，如怀疑某一级放大器有故障，可将此级放大器输出端断开，另找一台同型号或同类工作正常的机器，在同样的部位断开，将好的机器断开点之前工作正常。再将断开点移至所怀疑这及放大器的输入端，再作上述代换试验。

以上仅列举常用的六种故障检测方法，电子电器因工作环境及其他因素造成故障不同，故障检修方法也会不尽相同，这要靠平时多学习多实践，及时采用合适的检修方法，才能又快又好的查出问题解决问题。

参考文献

[1]赵良炳.《现代电力电子技术基础》.清华大学出版社，2006-08.

[2]王兆安，黄俊.《电力电子技术》第五版.机械工业出版社，2009-7.

[3]王仁祥.《常用低压电器原理及其控制技术第2版》.机械工业出版社，2009-1.

篇10

关键词：智能轮椅；传感器；系统；定位

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 22-0000-01

Hardware System Design Based on Multi-Sensor Intelligent Wheelchair

Hao Minchai

(Shijiazhuang Vocational College,Shijiazhuang 050081,China)

Abstract:High-performance low-cost intelligent wheelchair can greatly improve today's elderly and disabled users of the quality of life,safe and convenient to use people to their destination,during operation,the smart wheelchair can accept user issued the directive,according to the designated routes,so the design of intelligent wheelchair in the perception of the environment is an integral part of this paper,the context-aware intelligent wheelchair part of the multi-sensor system architecture,component design analysis and interpretation.

Keywords:Intelligent wheelchair;Sensor;System;Positioning

一、传感器系统总体结构设计

能够实现智能轮椅的总功能主要有：定位系统，环境感知系统、控制系统、驱动系统和人机交互界面等功能。因此该系统的硬件结构如图1所示。其中传感器模块主要有内部状态感知和外部环境感知两部分构成，对于姿态传感器主要用来调整轮椅自身的位姿信息；编码器传感器是位移速度和距离获得自定位的信息采集源；视觉、超声波和接近开关主要负责持续获得周围环境和轮椅位于障碍物的距离等的信息。驱动控制模块我们采用电机控制后轮驱动的方式，在控制器的操作去控制电动轮椅的前进、后退和转向。

图1：智能轮椅硬件系统结构图

二、多传感器数据采集与处理

该智能轮椅有2个相对独立的驱动轮并各自配有电机码盘。电机码盘实时进行数据检测构成了里程计式相对定位传感器，并安装有倾角传感器和陀螺仪传感器来测量轮椅在运动过程的姿态。超声波传感器和接近开关用于感知周围环境信息。为能够实现远距离的障碍物信息，还配备了超声波传感器。还配备了CCD图像传感器用于判断前方行进路程中的深度信息。

三、姿态传感器

该智能轮椅设计采用了一个倾角传感器和一个陀螺仪的组合来构成姿态传感器检测车体平台的运行姿态。倾角传感器用来测量轮椅偏离竖直方向的角度，陀螺仪用来测量角速度。

以TMS320LF2407A为控制核心的运动控制器，根据编码器和姿态传感器检测到的平台运行的位移和姿态信号，通过一定的控制策略计算出控制量，再经脉宽调制控制及驱动器放大后驱动直流电动机运转，随时调整车体平台的运行速度，从而使车体平台始终保持平衡状态。控制电路原理图如图2所示。控制板采集来自倾角和角速度传感器的信号并对信号进行调理（滤波、整形、偏移），然后将信号传送到控制板中，经过DSP的运算处理（控制算法由电动车系统的数学模型推导而出），通过DSP的两路脉宽调制将控制信号发出，再经过电机驱动模块驱动电机运转，控制轮椅保持平衡状态。

图2：控制电路原理图

四、多路超声波测距模块

本智能轮椅自主避障系统采用超声波传感器测量障碍物的距离，工作时，由单片机通过三路信号线选通多路模拟开关，由多路模拟开关负责每一路超声波传感器的通断。每一路超声波传感器工作时，都由单片机的I/O口发射出频率为40kHz，幅值为5V的矩形脉冲信号，经过信号放大电路，变成稳定的12V矩形脉冲信号，由超声波发射换能器发射出超声波。超声波遇到障碍物返回，由超声波接收换能器接收，经过信号滤波放大集成电路，触发单片机中断。由单片机计算渡越时间，从而计算出障碍物的距离。

五、编码器

编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”，通过“1”和“0”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

产生的时钟频率是每个输入序列的4倍，且把这个时钟作为通用定时器2的输入时钟。图4给出了正交编码脉冲、增减计数方向及时钟的波形。

图4：编码器输出脉冲图

六、结论