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红外面阵读出电路的低功耗关键技术研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：赵毅强刘宇鑫李尧叶茂王秋玮天津大学微电子学院天津市成像与感知微电子技术重点实验室

本文针对高性能红外面阵读出电路功耗过高的问题，开展定制化低功耗设计。采用了交织采样技术和列级缓冲器分时选通策略，克服了其时间利用率低和闲时功耗过高的特点。在电路设计中，将像素阵列中的电容反馈跨阻放大器型（CTIA）运放输... 详细信息

本文针对高性能红外面阵读出电路功耗过高的问题，开展定制化低功耗设计。采用了交织采样技术和列级缓冲器分时选通策略，克服了其时间利用率低和闲时功耗过高的特点。在电路设计中，将像素阵列中的电容反馈跨阻放大器型（CTIA）运放输入对管偏置在亚阈值区，以小电流换取高性能；并基于输出缓冲器单端输出的应用场景，提出了一种新型的高电流效率非对称循环折叠共源共栅（ARFC）运算放大器结构，极大地降低了功耗和面积，与传统的折叠共源共栅（FC）结构相比，在相近的性能指标下，功耗降低了62.5%。基于SMIC 0.13μm 1P8M数模混合集成电路工艺设计了一款1280×1024规模的面阵读出电路。后仿结果显示120 Hz高帧频下，读出电路整体功耗为190 mW,8通道并行数据传输速率为20 Mpixels/s，整体线性度在99.3%以上。

关键词：低功耗设计亚阈值区交织采样技术分时选通策略非对称循环折叠共源共栅放大器

一种采用电荷分配和LOFIC技术的高动态范围像素设计与仿真

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激光与光电子学进展 2024年

作者：张玉增高志远徐江涛天津大学微电子学院天津市成像与感知微电子技术重点实验室

针对像素动态范围不足的问题，提出了一种采用电荷分配和横向溢流集成电容(LOFIC)技术的高动态范围像素结构。通过分裂LOFIC电容并增加光生电荷的直接溢流通路，将曝光期间收集的溢出电荷在分裂后的两个电容间按电容值进行分配，并对较... 详细信息

针对像素动态范围不足的问题，提出了一种采用电荷分配和横向溢流集成电容(LOFIC)技术的高动态范围像素结构。通过分裂LOFIC电容并增加光生电荷的直接溢流通路，将曝光期间收集的溢出电荷在分裂后的两个电容间按电容值进行分配，并对较大电容进行动态刷新，实现高光信号电压的压缩，提升了像素的满阱容量(FWC)和动态范围，调节电荷分配次数以及分裂后的电容比例可实现不同程度的动态范围扩展。本文基于110nm工艺设计了6μm×6μm的像素，高转换增益(HCG)为128μV/e-，总体LOFIC电容为31.36fF。仿真结果表明，当电容提升因子为7时，像素的满阱容量为1.43Me-，动态范围可达116.8dB，与传统LOFIC像素相比，动态范围扩展了16.6dB。这表明，电荷分配LOFIC像素能够在有限的电容条件下实现更高的动态范围。

关键词： CMOS图像传感器横向溢流集成电容动态范围电荷分配像素

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一种机载激光测距仪的回波接收系统设计

激光与光电子学进展 2024年

作者：叶茂孙泽文赵毅强胡彬天津大学微电子学院天津市成像与感知微电子技术重点实验室

为满足激光测距仪在地形测绘、浅海岸探测等领域的应用需求，本文设计了一套适用于机载激光测距仪的回波接收系统。该系统基于时间数字转换器（TDC）技术测量设备与海表之间的绝对距离，结合模拟数字转换器（ADC）技术测量多目标的相对... 详细信息

为满足激光测距仪在地形测绘、浅海岸探测等领域的应用需求，本文设计了一套适用于机载激光测距仪的回波接收系统。该系统基于时间数字转换器（TDC）技术测量设备与海表之间的绝对距离，结合模拟数字转换器（ADC）技术测量多目标的相对距离，可实现对浅海岸地区海表和海底回波的接收和测量。针对激光回波信号与发射信号之间的时间间隔测量误差影响测距精度的问题，本文提出了一种自动参数控制算法，该算法能够根据回波信号自动调节电路增益和比较器阈值。同时，采用LM(Levenberg-Marquardt)算法对回波进行分解，有效提升了多目标回波分解的精度。通过搭建实验系统进行测试，结果显示该系统对单目标的测量均方根误差不大于2.89cm，对双目标回波分解精度不高于2.56cm。

关键词：激光测距仪自动参数控制波形分解

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果树与根际微生物互作关系研究进展

黑龙江农业科学 2024年第5期 103-108页

作者：杨悦顾广军胡颖慧刘畅卜海东于文全程显敏黑龙江省农业科学院牡丹江分院/寒地果树育种栽培重点实验室黑龙江牡丹江157000

根际微生物在果树的生长、发育、病理等方面发挥了重要作用,其既有正向促进作用又有反向抑制作用,而果树又通过根系释放根际分泌物对根际微生物群落产生影响,果树与根际微生物之间相互作用、相互影响,对其之间互作关系进行研究对改善根... 详细信息

根际微生物在果树的生长、发育、病理等方面发挥了重要作用,其既有正向促进作用又有反向抑制作用,而果树又通过根系释放根际分泌物对根际微生物群落产生影响,果树与根际微生物之间相互作用、相互影响,对其之间互作关系进行研究对改善根际微环境、促进果树健康生长具有重要意义。因此,本文结合近年来国内外对果树与根际微生物相互作用的相关研究,综述了包括根际、根际微生物、根际微生物对果树的影响、果树对根际微生物的影响等几方面内容,并对果树与根际微生物未来的研究方向进行了展望。

关键词：果树根际微生物相互作用根际

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基于双重注意力和分层感知表征的IQA方法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 234-243页

作者：史再峰佟博文孔凡宁康泰罗韬天津大学微电子学院天津300072 天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 天津大学智能与计算学部天津300072

图像质量评价在图像处理领域有着广泛的应用.基于深度学习的方法以多通道特征的形式获取图像信息,但在特征下采样过程中会丢失局部空间细节,导致对于图像信息的表征能力不足.针对以上问题,本文基于人类视觉系统的分层感知机制,提出了一... 详细信息

图像质量评价在图像处理领域有着广泛的应用.基于深度学习的方法以多通道特征的形式获取图像信息,但在特征下采样过程中会丢失局部空间细节,导致对于图像信息的表征能力不足.针对以上问题,本文基于人类视觉系统的分层感知机制,提出了一种全参考图像质量评价方法,采用Siamese结构的卷积神经网络实现非线性映射,从不同尺度和视觉复杂度表征图像信息,并通过双重注意力模拟人类在评价图像质量时对视觉注意力的调控过程.此方法在特征提取阶段引入空间注意力机制,对特征图的二维空间位置赋以权重,计算人在感知图像失真信息时对空间区域的注意力差别.在特征融合阶段利用分组通道注意力模块显式建模通道间的依赖关系,对感知差异特征进行自适应的校准,使网络关注对于图像质量评价影响大的通道特征.实验结果表明,该方法在LIVE、TID2013和CSIQ 3个公开数据集上的斯皮尔曼相关系数分别达到0.975、0.938和0.963,在应对复杂失真类型图像时的性能提升显著,与人类主观评价的一致性良好.

关键词：图像质量评价卷积神经网络双重注意力机制分层感知表征

脂肪干细胞源性外泌体对体外巨噬细胞迁移能力的影响

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吉林大学学报（医学版） 2024年第3期50卷 718-727页

作者：袁博谢佳忆江思瑜孟亚军朱清华李晓飞付秀美谢利德承德医学院基础医学院人体解剖学教研室河北承德067000 承德护理职业学院病原生物与免疫教研室河北承德067000 河北省神经损伤与修复重点实验室河北承德067000 清华大学信息科学技术学院自动化系北京100062 河北医科大学第一医院中心实验室河北石家庄050000

目的:探讨脂肪干细胞源性外泌体(ADSC-Exos)对巨噬细胞RAW264.7迁移能力的影响,阐明其促进巨噬细胞功能的作用。方法:分离SD大鼠附睾旁脂肪组织,进行脂肪源性干细胞(ADSCs)原代培养,通过成脂和成骨分化诱导,结合油红O和茜素红染色检测AD... 详细信息

目的:探讨脂肪干细胞源性外泌体(ADSC-Exos)对巨噬细胞RAW264.7迁移能力的影响,阐明其促进巨噬细胞功能的作用。方法:分离SD大鼠附睾旁脂肪组织,进行脂肪源性干细胞(ADSCs)原代培养,通过成脂和成骨分化诱导,结合油红O和茜素红染色检测ADSCs的多向分化潜能。采用Western blotting法和免疫荧光法检测ADSCs标记物CD29及CD44阳性表达情况,采用外泌体(Exos)分离试剂盒提取ADSC-Exos,透射电子显微镜和纳米颗粒跟踪分析仪检测ADSC-Exos的形态大小和粒径分布范围,Western blotting法检测Exos特异性标记物CD9和TSG101蛋白表达情况,示踪法观察巨噬细胞摄取ADSC-Exos情况。将巨噬细胞RAW264.7分为对照组、10 mg·L^(-1)ADSCExos组、20 mg·L^(-1)ADSC-Exos组和40 mg·L^(-1)ADSC-Exos组。5-乙基-2'-脱氧尿苷(EdU)染色检测各组巨噬细胞活性,Transwell小室实验检测各组巨噬细胞迁移细胞数,荧光显微镜观察各组巨噬细胞黏附情况。结果:原代ADSCs培养24 h后细胞贴壁生长,呈散在、长梭形;培养7 d,贴壁细胞呈齿梳状、旋涡状有序排列,呈成纤维细胞样外观;培养10代后ADSCs形态不规则,增殖速度减慢。分离提取的ADSCs具有成骨和成脂分化潜能,CD29和CD44蛋白表达阳性。透射电子显微镜下ADSC-Exos呈茶碟状,ADSC-Exos的粒径主峰分布于132 nm附近,ADSC-Exos中CD9和TSG101蛋白表达阳性,即ADSC-Exos提取成功。荧光显微镜下RAW264.7细胞核周围可检测到红色荧光信号,即ADSC-Exos可以被巨噬细胞摄取。与对照组比较,10、20和40 mg·L^(-1)ADSC-Exos组EdU阳性细胞率均明显升高(P<0.05);与10 mg·L^(-1)ADSC-Exos组比较,20 mg·L^(-1)ADSC-Exos组EdU阳性细胞率均明显升高(P<0.05)。与对照组比较,10、20和40 mg·L^(-1)ADSC-Exos组巨噬细胞迁移细胞数均明显增加(P<0.05);与10 mg·L^(-1)ADSC-Exos组比较,20和40 mg·L^(-1)ADSC-Exos组巨噬细胞迁移细胞数均明显增加(P<0.05)。与对照组比较,10、20和40 mg·L^(-1)ADSC-Exos组巨噬细胞黏附细胞数均明显增加(P<0.05);与10 mg·L^(-1)ADSC-Exos组比较,20 mg·L^(-1)ADSCExos组巨噬细胞黏附细胞数明显增加(P<0.05)。结论:ADSC-Exos可被巨噬细胞摄取,其通过影响细胞黏附提高巨噬细胞的迁移能力。

关键词：脂肪干细胞外泌体巨噬细胞细胞迁移细胞黏附

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信息技术赋能下的小学数学自主学习习惯培养与作业设计策略研究

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牡丹江教育学院学报 2024年第2期 107-109页

作者：张婷婷牡丹江市长安小学

旨在探讨在“双减”政策背景下，如何有效运用信息技术手段，重点运用国家智慧教育平台，促进小学数学教学中学生自主学习能力的提升和良好学习习惯的培养。通过分析预学三部曲的实施策略，精设预学方案，以及引导预学方法的重要性。阐... 详细信息

旨在探讨在“双减”政策背景下，如何有效运用信息技术手段，重点运用国家智慧教育平台，促进小学数学教学中学生自主学习能力的提升和良好学习习惯的培养。通过分析预学三部曲的实施策略，精设预学方案，以及引导预学方法的重要性。阐述了作业设计的创新路径，强调了趣味性、前置学习和分层预习作业在提升学生学习效率中的作用。

关键词：自主学习学习习惯作业设计信息技术国家智慧教育平台小学数学

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具有快速再锁定特性的亚采样锁相环设计

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第7期57卷 711-720页

作者：赵毅强叶泽宇叶茂宋毅恒段文浩李尧天津大学微电子学院天津300072 天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 电磁空间安全全国重点实验室天津300308

相较于传统的电荷泵锁相环,亚采样锁相环以其优良的带内噪声抑制作用,近年来得到了关注和研究.但传统的亚采样锁相环由于其辅助锁频环路中三态鉴频鉴相器较长的固定死区,一旦受到干扰失锁后,需要较长的再锁定时间.针对这一问题,本文在... 详细信息

相较于传统的电荷泵锁相环,亚采样锁相环以其优良的带内噪声抑制作用,近年来得到了关注和研究.但传统的亚采样锁相环由于其辅助锁频环路中三态鉴频鉴相器较长的固定死区,一旦受到干扰失锁后,需要较长的再锁定时间.针对这一问题,本文在传统的亚采样锁相环设计基础上,设计了一种低噪声、短死区的整数分频亚采样锁相环电路架构,其包含了核心亚采样环路、辅助锁频环路.在辅助锁频环路把输出信号频率锁定至预设频率附近后,环路切换至亚采样环路.亚采样环路通过亚采样鉴相器实现低频参考时钟对高频输出时钟的采样,并将参考时钟和输出时钟之间的相位差转化为输出电压差;该输出电压差控制亚采样电荷泵对环路滤波器充放电,调节输出时钟频率和相位.双环路之间的切换通过辅助锁频环路中的短死区鉴相器实现,这使锁相环既避免了长死区导致的长再锁定时间,也避免了分频器额外的带内噪声放大作用,在兼顾亚采样锁相环良好的带内噪声抑制性能的基础上,有效提高了电路的鲁棒性.本文基于180 nm 1P6M CMOS工艺,完成了800 MHz输出频率的整数分频亚采样锁相环的电路设计、版图绘制和后仿真验证.核心电路版图面积为0.114mm2,功耗为10.8 mW.仿真结果表明,所设计的亚采样锁相环相较于传统结构将再锁定时间降至1.18μs,同时带内相位噪声为-117dBc/Hz@200kHz,参考杂散为57.8 dBc-.

关键词：亚采样锁相环短死区再锁定时间

基于转发路径数目的NDN混合拥塞控制机制研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第6期57卷 613-623页

作者：李卓荀淏苗扬刘开华天津大学微电子学院天津300072 鹏城国家实验室深圳518000 天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 天津市数字信息技术研究中心天津300072 天津仁爱学院天津301636

在命名数据网络(named data networking,NDN)中,拥塞控制是保障用户服务质量(quality of service,QoS)的关键环节.但独特的多源、多路径特性使得TCP/IP架构的端到端拥塞控制方案难以直接应用于NDN.因此,设计一种有效的NDN拥塞控制机制... 详细信息

在命名数据网络(named data networking,NDN)中,拥塞控制是保障用户服务质量(quality of service,QoS)的关键环节.但独特的多源、多路径特性使得TCP/IP架构的端到端拥塞控制方案难以直接应用于NDN.因此,设计一种有效的NDN拥塞控制机制是较为活跃的研究领域.目前,混合拥塞控制逐渐发展成为一种主流的拥塞控制机制;然而,如何及时有效地既能缓解由单路径流引发的拥塞又能缓解由多路径流引发的网络拥塞是混合拥塞控制机制亟待解决的问题.针对该问题,提出了一种基于转发路径数目的混合拥塞控制方案——NFPCC.路由器依据数据包排队时延计算本地节点的拥塞程度,并使用数据包传递当前节点的拥塞信息;下游邻节点提取数据包中的拥塞信息并依据兴趣包的转发路径数量选择多路径转发策略或兴趣包速率整形策略以及时、有效地缓解上游相邻节点的拥塞;最后,消费者依据数据包所传递的拥塞信息持续地地调整拥塞窗口cwnd的尺寸以协作路由器的控制.仿真结果表明,在BRITE场景中,基于所提方案的消费者总吞吐量比基于PCON方案的消费者总吞吐量高91.9%.在路由器启用网络内缓存功能后,基于所提方案的消费者总吞吐量比基于PCON方案的消费者总吞吐量高38.5%.

关键词：命名数据网络拥塞控制多路径转发策略服务质量