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14位200MS/s电流舵式D/A转换器的设计

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微电子学与计算机 2016年第7期33卷 79-82页

作者：宁可庆戴澜孙海燕北方工业大学微电子系北京100144

设计了一款基于SMIC 0.18μm标准CMOS工艺的14-bit CMOS分段式数模转换芯片.采用5+4+5分段式结构,通过二进制计码和温度计码结合的方法对输入数字量进行译码.通过使用高输出阻抗的共源共栅电流源结构提高了DAC整体性能.采用了Q2随机漫... 详细信息

设计了一款基于SMIC 0.18μm标准CMOS工艺的14-bit CMOS分段式数模转换芯片.采用5+4+5分段式结构,通过二进制计码和温度计码结合的方法对输入数字量进行译码.通过使用高输出阻抗的共源共栅电流源结构提高了DAC整体性能.采用了Q2随机漫步选择方法对电流源和开关阵列进行版图布局,保证了版图的对称性和减少梯度误差的影响.最终在信号频率为0.999 3MHz,采样频率为200MHz的情况下,SFDR后仿真结果超过90dB.

关键词： CMOS 电流舵数模转换 SFDR

物联网智能无线节点自动监控数据采集系统设计

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现代电子技术 2018年第4期41卷 183-186页

作者：蔡泽利谭振江琼台师范学院海南海口571127 吉林师范大学吉林四平136000

在物联网环境下进行无线节点自动监控数据采集,提高数据检测和诊断分析能力,提出基于动态增益控制和DSP高速信号处理的物联网智能无线节点自动监控数据采集系统设计方法。基于微机总线技术进行无线节点自动监控数据采集系统的总体设计,... 详细信息

在物联网环境下进行无线节点自动监控数据采集,提高数据检测和诊断分析能力,提出基于动态增益控制和DSP高速信号处理的物联网智能无线节点自动监控数据采集系统设计方法。基于微机总线技术进行无线节点自动监控数据采集系统的总体设计,系统主要包括DSP处理器和PCI总线两大功能模块设计,数据采集的传感器基阵由多传感信息融合的无线监测节点组成,设计收发转换电路和功率放大电路实现采集数据的信号放大和数/模转换。采用动态增益控制方法实现采集数据的放大和滤波处理,基于DSP信号处理器进行自动监控数据采集系统的集成设计。测试结果表明,采用该系统进行物联网智能无线节点自动监控数据采集,能实现持续的大于15 MB/s的实时数据采集和记录,总线持续数据传输速率超过20 MB/s,峰值传输速率也可超过33 MB/s,满足实时记录无线节点自动监控数据的需求。

关键词：物联网无线节点监控数据采集系统 DSP 数模转换

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基于三带的光正交频分复用系统的研究

基于三带的光正交频分复用系统的研究

作者：庄忠梅杭州电子科技大学

学位级别：硕士

由于高频谱效率和抗色散能力,光正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)可以极大地提高光通信系统的传输性能。特别地,自适应调制光正交频分复用(Adaptively Modulated O-OFDMAMOOFDM)可以调节每个子载波上的... 详细信息

由于高频谱效率和抗色散能力,光正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)可以极大地提高光通信系统的传输性能。特别地,自适应调制光正交频分复用(Adaptively Modulated O-OFDMAMOOFDM)可以调节每个子载波上的信号调制格式。为了升级现有的基于多模光纤(Multimode-Fiber,MMF)的网络,AMOOFDM已经成为一种有前途的解决方案。为了实现高性价比的MMF网络,可以使用子载波调制(Subcarrier Modulation，SCM)来放宽对数模转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)和模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)的采样率的要求。在本文中,重点是提出并研究基于三带的AMOOFDM系统,在采用6 GS/s DAC和ADC并且系统误码率门限为0.001下,基于采用自适应调制技术在三个子带上传输仍然可以获得较大的信号传输速率。先是通过MATLAB编程构建基于三带的自适应调制-光正交频分复用系统,其中一个是基带,另外两个是将信号上变频到两个频带上,共同进行光纤通信传输,同时基于自适应调制和子载波调制技术,三个子带可以根据各自信号频谱上对应的多模光纤信道状况,采用最佳的信号调制方式。然后,因为模数转换器(ADCs)的分辨率是限制其达到最大性能的主要因素之一,在误码率门限为0.001的条件下,对限幅和量化效应做了仿真模拟。首先是在AWGN信道中,对于不同的信号调制格式,通过改变限幅比和量化比特数,使得误码率达到要求所需要的最小信噪比,确定了最佳的限幅比和量化比特数。然后,在基于最差情况下的多模光纤信道传输的三带系统,仿真验证了不同传输距离下,通过改变量化比特数对最大信号传输速率的影响,为基于三带的光正交频分复用系统中得到的最大信号传输速率做参数支撑。所使用的多模光纤信道是基于最坏情况的光纤链路,即在此信道下依然可以达到较大的信号传输速率,那么在实际使用的光纤链路下会取得更好的结果。结果表明,在400 m时可实现46.5 Gb/s的信号速率,即使传输距离增加到1200米,仍然可以实现30.225 Gb/s的传输速率。

关键词：三带多模光纤自适应调制光正交频分复用模数转换数模转换

面向神经网络中非规则网络层的低功耗多精度计算电路设计

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面向神经网络中非规则网络层的低功耗多精度计算电路设计

作者：郑梦瑶东南大学

学位级别：硕士

卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)具有良好的鲁棒性和容错性,是深度学习(Deep Learning,DL)的重要分支,已广泛应用于图像识别、语音识别和文本处理等领域。由于卷积神经网络存在大量的乘累加运算且数据量大,对硬件功耗... 详细信息

卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)具有良好的鲁棒性和容错性,是深度学习(Deep Learning,DL)的重要分支,已广泛应用于图像识别、语音识别和文本处理等领域。由于卷积神经网络存在大量的乘累加运算且数据量大,对硬件功耗和访存带来巨大挑战,传统的硬件设计已无法满足终端设备的低功耗和高性能要求。针对CNN各层的算法特性,满足芯片设计的低功耗多精度需求,本文对基于数模混合的高能效卷积神经网络加速器进行研究。首先,通过对网络中空间复杂度的分析,提出基于剪枝量化处理的卷积神经网络设计。在网络训练过程中,依据各层中不同卷积核绝对值和的大小,通过与预定阈值比较,剪枝掉绝对值和较小的卷积核,对于绝对值和分布不均的卷积层,则可以修剪掉较多的小卷积核而保留高价值的卷积核,以保证网络的精度要求。对于网络中生成的激活值,通过量化操作降低中间数据的位宽。同时,针对卷积层的乘累加运算特点,采用深层可分离卷积运算将标准卷积运算分为深度卷积和逐点卷积两个过程,逐点卷积可看作1×1的卷积运算,并采用模拟乘法器实现。通常情况下,深层可分离卷积运算可以使网络计算量降低约9倍。之后,采用模拟方法实现非规则网络层的运算。基于模拟运算分别设计数模转换和模数转换电路,实现数字量与电压量的相互转换。最后设计系数可调模拟乘法器和模拟加法器实现卷积神经网络的部分乘加运算,采用模拟乘法器可以极大地降低系统功耗且精度损失仅0.57%。本文使用Cadence软件在TSMC28nm工艺下,对数模混合的卷积神经网络加速器进行仿真验证,本文所设计的加速器可以实现5bitbit数据位宽计算。结果表明,在主频为100MHz,电路工作在0.9V电压下,数据位宽为7bit时,峰值性能为10.8GOPS,功耗0.43mW,能效为25.1TOPS/W。与主流设计相比,能效提高了14倍。

关键词：卷积神经网络剪枝量化深层可分离卷积运算数模转换模拟计算

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基于ZYNQ的雷达信号数字处理模块设计

基于ZYNQ的雷达信号数字处理模块设计

作者：卢韦平西安电子科技大学

学位级别：硕士

雷达信号处理模块是雷达的核心单元,对雷达的性能有举足轻重的作用。近年来,随着电子技术和可编程逻辑器件的发展,雷达信号处理由模拟信号改为数字信号处理,许多科研院所对其投入人力、物力进行研究。通过对雷达信号数字处理模块的需求... 详细信息

雷达信号处理模块是雷达的核心单元,对雷达的性能有举足轻重的作用。近年来,随着电子技术和可编程逻辑器件的发展,雷达信号处理由模拟信号改为数字信号处理,许多科研院所对其投入人力、物力进行研究。通过对雷达信号数字处理模块的需求分析发现,目前市场上民用的雷达分辨力低,难以满足若干用户对高分辨力的要求,为此,需要设计出分辨力高且便携、重量轻、体积小的民用雷达。本文在理解雷达数字信号处理概念和理论的基础上,通过MATLAB仿真、分析比较,对现有雷达信号处理模块设计方案进行了分析;通过向行业内专家请教,并结合现有实验室条件,提出了基于ZYNQ的雷达信号数字处理模块的软硬件设计方案。通过对雷达信号数字处理模块的需求分析,提出了符合实际的硬件设计方案并对软件进行了详细设计,在软件的设计过程中,着重对以下六个方面进行了研究:1)对串行数模转换芯片的使用进行了研究。串行数模转换芯片内置204B发送模块,采集的并行数据转换成串行数据传输,在接收端需要相应的204B接收模块再将串行数据转换成并行数据,收发双方在数据传送前需要发送同步码进行同步。2)对多相式滤波进行了分析研究。本文中频600MHz,按照采样定理,采样频率大于等于1.2GHz,这给后续数据处理带来了困难,运用多相式滤波降低了数据速率,后续处理方便。3)对DDR3的数据存储进行了研究。DDR3存储芯片补充了片内RAM资源不足情况,由于DDR3的固有特性,在跨地址读取时耗时较长,本文做相参积累时需要按列处理,通过片内RAM转置PRI数据,实现按连续地址写按连续地址读,提高了DDR3存储效率。4)对模值的近似运算进行了研究。采用非线性运算的模值计算方法占用资源较多,采用近似运算方法占用资源较少,本文对近似运算方法进行了软件实现。5)对AXI总线数据传输进行了研究。AXI总线数据传输是ZYNQ片内PS端到PL端数据传输总线,可对PL端各个模块传输数据,适合传输低速率数据。6)对数字下变频后数据采集进行了研究。将数字下变频后数据通过光纤传输给采集设备,在采集设备上可通过MATLAB软件对数据分析验证算法。本文在第二章提出了硬件设计方案,第三章详细设计了软件程序,第四章在开发板上进行了软件性能测试。结果显示设计达到了要求,性能稳定可靠。采用新器件、新方法设计的雷达信号数字处理模块,可多次重复修改、烧写软件,系统算法升级方便,工程应用前景广阔。本文设计的雷达信号数字处理模块方案较目前比较流行的FPGA+DSP方案,减少了处理芯片,在PCB设计上简单,面积减小,降低了费用,提高了集成度,稳定、可靠性提高。

关键词： ZYNQ 数模转换多相滤波 AXI总线数字下变频雷达信号处理

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数模转换实验中物理思维培养研究

大学物理实验 2017年第6期30卷 125-128页

作者：顾世浦南京邮电大学江苏南京210023

物理思维是理工科大学生重要的科学素质,在大学生教育与培养过程中需要继续提高的重要一环,物理思维的培养有助于学生构建合理的知识结构和提高创新能力,所以在工科生电工电子实验中加强物理思维的培养显得十分重要,我们就以数模转换实... 详细信息

物理思维是理工科大学生重要的科学素质,在大学生教育与培养过程中需要继续提高的重要一环,物理思维的培养有助于学生构建合理的知识结构和提高创新能力,所以在工科生电工电子实验中加强物理思维的培养显得十分重要,我们就以数模转换实验为例,谈谈物理思维的培养,给今后的实验教学提供一定的参考。

关键词：数模转换物理思维创新能力

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基于串口的数模转换芯片与DSP的高速设计

科学技术创新 2022年第28期 1-4页

作者：孙宇伟苗世亮王琰黄凯北京精密机电控制设备研究所航天伺服驱动与传动技术实验室北京100076

传统的数模转换芯片均为并口输出,体积大而且数率低。结合SDA5638芯片的工作原理及特点,介绍了基于SPI接口的数模转换芯片SDA5638与DSP 28335的接口与设计。我单位针对传统并口数模转换芯片在运行过程中存在的缺点和问题,首次基于DSP对... 详细信息

传统的数模转换芯片均为并口输出,体积大而且数率低。结合SDA5638芯片的工作原理及特点,介绍了基于SPI接口的数模转换芯片SDA5638与DSP 28335的接口与设计。我单位针对传统并口数模转换芯片在运行过程中存在的缺点和问题,首次基于DSP对高速数模转换的控制进行了研究,该研究成果对整个控制系统的运行效速度有较为明显的提升,为满足控制系统的功能需求及可靠性指标要求提供了新的方法。

关键词：数模转换串口可靠性

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任意波形发生模块数字通道的设计与实现

任意波形发生模块数字通道的设计与实现

作者：郑盛电子科技大学

学位级别：硕士

任意波形发生器是一种特殊的信号源,其具有信号源的所有特点。在当今通信测试系统中,单通道任意波形发生器已不能满足对测试精度和测试参数范围的要求。为了满足随着科技的发展和对测试系统精度的要求,需要双通道甚至多通道的激励信号,... 详细信息

任意波形发生器是一种特殊的信号源,其具有信号源的所有特点。在当今通信测试系统中,单通道任意波形发生器已不能满足对测试精度和测试参数范围的要求。为了满足随着科技的发展和对测试系统精度的要求,需要双通道甚至多通道的激励信号,并设计出能够提供多制式、高精度的任意波形发生器。本文是依据便携式矢量信号源项目为研究背景,重点研究了在任意波模式下的基带波形产生技术和多速率任意波形信号的变采样率处理技术。本文是基于软件无线电的思想,以“DSP+FPGA+DDR3+DA板”为硬件平台,通过方案设计、测试仿真及验证,实现了基带信号可达800MSa/s的存储速率和最高200倍插值倍数的信号重建。本文首先介绍了本课题设计的总体方案,其主要包括变速率基带信号处理与数字任意波形信号的数模转换两个内容。变速率基带信号处理主要包括以下三个模块:一、FPGA接收DSP传输命令和数据通道的设计,完成了DSP和FPGA之间的信号通讯。二、DDR3 SDRAM数据存储模块的设计,通过对DDR3 SDRAM存储控制器的配置、仿真及验证,保证数字基带信号高速写入与读取操作,实现了数字基带信号的回放功能。三、变采样率处理模块的设计,通过FIR+CIC组合滤波器的设计,可以高效地滤除任意波形的镜像成分并抑制其谐波分量,从而获得平滑、完整的任意波形信号。数字任意波形的数模转换模块是本文的另个一重要方面,从FPGA处理后的任意波形信号转换为模拟任意波形信号需要通过高速数模转换,将产生的模拟任意波形信号上变频到任意波形发生器的射频模块并通过相应的信号调理电路实现波形的输出。本文提供了一套任意波形发生模块数字通路的设计技术,其中一部分模块是在Airtx-7系列FPGA中实现的,另一部分是在D/A板上实现的,并利用频谱分析仪和ChipScope软件等测试工具对各个功能模块进行了验证,实现了双通道任意波形的产生,满足预定数字通路的要求。

关键词： FPGA 变速率信号处理 DDR3 SDRAM存储控制器数模转换

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基于光延迟插值的光电混合数模转换研究

光通信技术 2018年第6期42卷 6-10页

作者：江俊廖云苏君电子科技大学光电科学与工程学院成都610054

雷达系统、光纤通信和高端测试测量仪器等应用领域都对数模转换器的性能提出了更高要求。结合微波光子技术探究数模转换的新方法是突破当前技术瓶颈的可行途径。提出了基于光延迟插值技术的电子数模转换器转换速率倍增方案,建立了数模... 详细信息

雷达系统、光纤通信和高端测试测量仪器等应用领域都对数模转换器的性能提出了更高要求。结合微波光子技术探究数模转换的新方法是突破当前技术瓶颈的可行途径。提出了基于光延迟插值技术的电子数模转换器转换速率倍增方案,建立了数模转换系统性能分析模型,讨论了不同通道增益失配和光延迟误差对系统有效位数的影响。通过两通道数模转换系统实验验证了方案可行性,实验结果表明系统信号同噪声失真比可达31.90dB,等效于5.01位的有效位数。

关键词：光电子学数模转换光纤延迟线插值