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关键词： 电路与电子学基础   课程改革   仿真  

摘要： “电路与电子学基础”是面向大数据、计算机科学等工科类专业学生开设的一门基础课程。针对教师面临学生基础薄弱、学生上课积极性差、上课时长被压缩等问题，文章对如何跳出之前传统的教学内容，让学生高效率地接收相关知识点进行研究。重点以“把问题还给学生，不同知识点结合解题”、“借助仿真验证理论”，以及“用实验验证仿真电路”3个部分，论述课程的教学改革思路。

摘要： 集成电路在消费电子、汽车、通讯、工业制造等几乎所有先进制造领域都有着广泛应用，被誉为“工业皇冠上的明珠”。近年来，昆山抢抓新一代信息技术发展新机遇，深入推进“芯屏双强”战略，形成以封测产业为龙头，以化合物半导体、芯片设计、半导体设备及材料等为支撑的集成电路产业体系。本文通过对昆山集成电路产业现状进行总结分析，研判国内外集成电路产业发展形势，研究提出昆山集成电路产业高质量发展的对策建议。

关键词： 产业投资基金   企业资源编排   战略联盟   案例研究  

摘要： 集成电路产业是具有国家战略地位的战略新兴产业,国家集成电路产业投资基金(下称大基金)的设立是推进集成电路产业发展的重要战略措施。大基金推动产业发展的“发力点”是对产业链上的实体企业进行股权投资。自成立以来,大基金对集成电路产业形成了全覆盖投资,参与了一批核心企业的培育,其作用毋庸置疑,而有待探索的是——大基金如何通过投资影响实体企业发展。本文以大基金投资的标的企业为切入点,进行探索性的案例研究。借助案例研究的“扎根性”探索大基金作用于企业发展的脉络,并透过微观主体的“鲜活”资料有血有肉地呈现国家基金助力国家战略的“中国故事”。政府投资基金是为了弥补私人风投市场失灵而设立的以政府资金为主体的投资基金,具有政策工具和金融工具双重属性,也被视作市场化运作财政资金的方式。大基金作为国有出资的产业投资基金具有政府投资基金的性质,其成立就是以整合产业链、实现我国集成电路产业自主可控等为战略目标的。而现有的关于风投基金的研究更多的是类比独立风投基金,研究政府风险投资基金在绩效和激励模式上的特点,而忽视了国有投资基金通过投资参与企业战略发展以落实国家战略的意义。本文选取了大基金投资的两个标的企业——长电科技和长川科技作为案例研究对象,以资源基础观的资源编排理论为依据,对两个企业的战略发展以及大基金在战略发展中的资本运作进行了梳理,形成了大基金的投资脉络,最终归纳出大基金在标的企业资源编排过程中的作用模式,得出了大基金资本运作特点的相关结论。本文使用案例研究的方法,深入剖析了企业资源编排的过程,以及大基金资本运作对该过程的影响,从而打开了产业基金参与企业资源编排、整合产业链资源的内部结构,展现了风投基金对企业成长作用新的路径。为研究国有产业投资基金提供了新的视角和框架,研究结果可以为政府产业引导基金的运作提供经验参考。

关键词： 乘累加矩阵   Booth算法   Wallace Tree   逻辑综合   物理实现  

摘要： 随着卷积神经网络(CNN)的广泛应用,其模型的数据量和计算复杂度变得越来越大,这也对CNN的硬件加速设计提出更高的要求。乘累加矩阵(Multiply Accumulate)作为实现卷积运算的电路模块,承担着整体网络中的绝大部分硬件消耗,其性能和功耗的优劣对整个网络有着至关重要的影响。本文针对MAC矩阵高能效的应用需求,对卷积操作的数据复用特点和Booth算法乘法电路结构进行研究,设计实现了一个基于基-16Booth算法预计算电路和输入寄存器复用的高能效MAC矩阵。本文的研究首先对基16-Booth算法部分积的产生方法进行分析,并对其电路模块进行了设计和实现。之后将卷积操作的数据复用特点和部分积产生电路结构特点相结合,提出一种MAC矩阵中的电路复用结构,将预计算电路模块和相应输入寄存器在MAC矩阵中进行复用,对整体电路功耗进行优化;其次,本文设计了 Wallace Tree和相加的结构对多个部分积之间的累加操作进行实现。在此压缩结构中,为了避免常规乘法器的部分积补位相加操作中的冗余计算,本文将多个选择电路模块输出的高低位部分积直接一同送入压缩树中进行压缩,且采用高低位部分积分别进行压缩的方式完成,将补位相加操作在压缩完成后进行,由此降低Wallace Tree的硬件开销。再次,在MAC矩阵的逻辑综合阶段,通过对MAC矩阵结构和所使用工艺库模型的分析,针对本次设计特点提出基于翻转率的功耗优化方法,在不引入额外开销的情况下对MAC矩阵的功耗进一步优化。最后,对MAC矩阵进行了物理实现,并在实现中针对各阶段出现的问题,提出相应的解决方案,完成了MAC矩阵的各项验证工作,实现了 MAC矩阵在性能,面积和功耗上的优化和收敛。通过以上优化,本文实现了一个高能效的MAC矩阵。设计在SMIC40nm工艺下完成布局布线,最终面积为2.98mm2,在处理网络ResNet18的卷积层Conv1时,能效达到了2.41TOPS/W,面积效率达到206GOPS/mm2。与当前其他CNN加速器相比,在能效方面有着14.2%和26.2%的增加,可以看到本次设计的MAC矩阵作为卷积运算的核心,在当前的卷积运算结构中有着较高的性能,具有一定的优势。

关键词： 激光器   SiC   交错并联   Buck电路  

摘要： 在全球宇航科技激烈竞争的当下,半导体激光器扮演着越来越重要的角色,在激光制导、激光雷达等多领域较为常见,其驱动电路是世界各国重点研究的内容之一。本文以宇航用半导体激光器为负载,研究其驱动电路,主要研究内容包括负载特性、SiC MOSFET驱动电路设计优化以及激光器驱动电路的研究设计。分析了半导体激光器的工作原理,基于速率方程建立其等效电路模型,对电路寄生参数进行仿真分析,并结合激光器的工作特性确定宇航用激光器驱动电路的设计要求。针对传统Si材料在耐压、耐温以及抗辐射干扰能力差的不足,提出使用SiC二极管、SiC MOSFET“全SiC”模块。对比SiC与Si材料性能,分析SiC二极管、SiC MOSFET的结构特征和基本特性,发现SiC材料具有高频、高压、高温、高集成度和低导通电阻的优势。针对SiC MOSFET与SiMOSFET的特性差异以及应用场合对其驱动电路进行重点研究,考量隔离方式的选择,通过仿真对驱动电压、最佳驱动电阻、驱动电流进行定量分析,搭建硬件测试平台,测试其驱动信号。鉴于传统Buck电路的纹波系数较大,提出使用四相交错并联Buck电路作为主功率拓扑电路,结合交错原理推导出输出电流纹波、输出电压纹波的数学表达式。对主功率拓扑电路采用状态空间平均法进行建模,并通过MATLAB对建模结果进行验证。根据建模结果对主电路拓扑结构进行补偿控制器设计,所设计的补偿器符合工程要求。最后设计出基于SiC的宇航用激光器的驱动电路,通过仿真对比所设计的电路优势并对参数进行验证,搭建了硬件测试样机。考虑实际应用背景采用平均电流控制进行闭环测试,在输入400V电压的情况下,测得输出电压98.4V,单相最大电流2.56A,输出电流10.02A,纹波系数为0.014,电流均衡度98.73%,电路整体效率95.4%。测试结果表明所设计的激光器驱动电路满足体积小、结构简单、输出电流稳定的性能要求。

摘要： 2月23日，国务院新闻办举行“权威部门话开局”系列第二场新闻发布会，介绍全面推进中央企业高质量发展有关情况。会上，国务院国有资产监督管理委员会主任张玉卓表示，10年来，国资央企坚持把科技创新摆在突出位置，加强考核、资本金投入等政策支持，加快锻造国家战略科技力量，取得一系列重大科技成果。据介绍，近年来，中央企业研发投入不断加大，累计投入研发经费6.2万亿元，超过全国1/3，

关键词： 废弃电路板   环氧树脂   超临界水   铜回收  

摘要： 全球电子电气工业的发展以及电子产品的更新迭代使得废弃电路板数量逐年快速增长。废弃电路板主要由环氧树脂、玻璃纤维、金属构成,各组分质量占比约为30%、40%、30%。废弃电路板中铜的含量远高于其它金属,然而回收铜的难点在于如何对环氧树脂进行高效分解。环氧树脂难溶于强酸溶液,直接酸浸处理难以获得理想的铜浸出效果。鉴于超临界水在处理高聚物方面独特的优势:处理时间短,气化率高,分解产物易处理等,且湿法处理具有回收效率高,经济性好的特点,因此本文采用超临界水-酸浸工艺完成废弃电路板中铜的高效回收。 本文首先在超临界水中对废弃电路板材料进行预处理,分解破坏环氧树脂的三维网状结构,使金属和有机物得以分离;随后采用HSO-HO酸浸体系处理固体混合产物,得到富集的铜浸取液,并使用氢氧化钠沉淀回收固体铜。本文主要研究内容如下: （1）采用反应釜在超临界水条件下分解环氧树脂单体双酚A二缩水甘油醚（BADGE）,探究温度、时间、浓度、氧化剂对BADGE分解特性的影响。同时使用响应面法（BBD）获得BADGE在超临界水中的最佳气化条件。结果表明高温低浓度条件下,反应适当时间可增大BADGE的气化率,同时氧化剂的加入,可在获得相同碳气化率的前提下,显著降低反应温度。响应面实验结果显示在550℃、5wt%的条件下反应97min可获得最高碳气化率61.54%。 （2）采用反应釜在超临界水条件下分解环氧树脂,探究温度、时间、浓度、氧化剂对环氧树脂分解特性的影响。对比环氧树脂与单体BADGE的分解规律发现环氧树脂在超临界水中的分解特性与其单体高度相似。且在温度为400℃,浓度为10wt%,反应时间为60min时,油相产物质量占比为82%,其中约92%的油相组分为苯酚与对异丙基苯酚。通过产物分析得到环氧树脂在超临界水中的分解主要为水解反应与自由基反应。 （3）通过环氧树脂的分解特性得到超临界水预处理废弃电路板的最佳工况,对此工况下的固体产物进行酸浸处理,探究液固比、时间、酸浓度、HO含量对金属浸出率的影响,并使用中心复合设计（CCD）获取铜的最佳浸取条件。结果得到固体产物在液固比为17m L/g,硫酸浓度为0.3M,HO体积比为4.5vol%的条件下浸取10min可获得铜浸出率98.93%,纯度为99.87%。使用氢氧化钠可沉淀回收氧化铜,通过工艺对比得到该铜回收工艺具有较高的经济可行性。

关键词： UVM验证   MAC控制器   SPI控制器   流量控制   自协商  

摘要： 以太网是目前一种成熟的计算机局域网技术,自问世以来已经被广泛地应用在我们的生产生活之中,以太网交换机在局域网络中充当着指挥官的角色,而以太网交换机芯片则是交换机设备的核心。交换机芯片的接口种类繁多,接口电路的性能会直接决定交换机数据传输的稳定性。由于我国在交换机芯片上的研究起步较晚,目前国内的千兆以太网交换机芯片市场一定程度被国外产品所垄断,因此本论文针对交换机芯片接口电路的研究具有重要的现实意义。 本文首先研究了接口电路涉及的以太网帧的格式、IEEE802.3协议中自协商和流量控制的工作机制、帧管理接口的转发规则、SPI(Serial Peripheral Interface)总线通信协议以及本芯片自定义的SPI通信模式,由此确定了MAC(Media Access Control)控制器和SPI控制器的基本结构。其次研究了流量控制模块和SPI控制器IP(Intellectual Property)的具体实现方法,介绍了其状态机和相关流程图,并根据对协议和设计规范的理解,完成了验证功能点的分解,共分解出百余条仿真项。在验证前期根据上述仿真项确定了相应的验证计划,验证计划包括验证工具、验证场景和验证步骤等。最后使用Cadence的Ethernet VIP(Verification Intellectual Property)工具,运用寄存器模型和断言搭建了三个UVM(Universal Verification Methodology)验证平台,开发了大量的测试用例完成流量控制模块和SPI控制器在SoC(System on Chip)系统中的功能验证。 本文通过波形展示了验证平台施加激励的过程、交换机芯片的应答情况和最终验证结果。验证结果表明:本文设计的流量控制模块在千兆MAC控制器中能自动地对端口数据流量进行控制,可达到1 Gbps的吞吐率,该模块在SoC系统中工作正常;本文设计的通用SPI控制器工作在20 MHz的时钟频率,成功实现了主机和从机在四种通信模式下的无损通信,且该IP应用到交换机芯片的编程接口后,SPI控制器在芯片的普通/快速SPI模式下均能正常工作;本芯片的帧管理接口和端口自协商功能正确。经过多次动态验证,平台收集的功能覆盖率为100%,代码覆盖率为97.83%,断言覆盖率为100%,三者均处在较高水平,充分表明本文的验证工作较为圆满,所设计的电路符合设计规范要求。

关键词： CMUT器件   声轴声压   发射电路   时钟模式   测距  

摘要： 电容式微机械超声换能器(CMUT)采用MEMS(微机电系统)工艺制作,具有频带宽、容易和电子电路集成等优势,已被应用于医学等领域。本文针对CMUT器件的声特性,设计了方波脉冲发射电路,来驱动CMUT器件发出超声波,并进行测距研究。本文首先研究了密排结构CMUT器件的声特性。基于薄板振动理论,由CMUT单元的声学性质计算得到CMUT阵元的发射声场P(x,y,z)。通过CMUT单元振膜振动分布的实验,验证了使用薄板振动理论的一阶振型方程之正确性。在距离40 mm以下时,对CMUT器件在单元不同排布方式和不同条件下的声场分布进行仿真和分析、对声轴声压进行了仿真和实验验证。在距离40 mm以上时,对CMUT器件在单元不同排布方式和不同条件下的声轴声压进行仿真和分析、对海水中和空气中的远场声轴声压进行仿真和分析。本文采用两种设计方案,设计了两块方波脉冲的发射电路板。第一种方案是时钟、三级和五级脉冲的发射电路,第二种方案是多通道的发射电路。两种方案都进行了硬件设计和FPGA程序编写(Verilog语言)。第一种方案具有与时钟相关的透明模式、单端时钟模式和差分时钟模式这三种模式。同时可以在三级模式下实现与时钟相关三种模式的NRZ、RZ波形的三级脉冲激励,五级模式下实现与时钟相关三种模式的NRZ、RZ波形的五级脉冲激励。第二种方案设计了多通道的发射电路,可以实现脉冲激励和编码激励的功能。本文进行了距离为5 cm～25 cm的与时钟相关三种模式下CMUT器件的测距实验。通过典型测距应用,得到计算平均距离的公式。通过与时钟相关三种模式的测距,将实验值与CMUT器件远场声轴声压随距离变化的仿真理论值P(x,y,z)进行对比,修正了理论值P(x,y,z);并加入发射电路输入条件Vpn对测距的影响,补充了理论值P(x,y,z);从而得出实际测距公式。同时比较了与时钟相关三种模式测距的优缺点和特点。本文研究为CMUT设计以及性能分析,提供理论依据。为超声成像系统的前端电路设计,提供新参考。将CMUT器件的远场声轴声压理论与实际联系,具有重要意义。

摘要： 申请号:202211638313.0【申请日】2022.12.20【公开号】CN115615305A【公开日】2023.01.17【分类号】G01B7/00【申请人】苏州苏磁智能科技有限公司【发明人】尹成科;刘德刚【摘要】本发明公开了一种传感器检测电路及磁悬浮轴承系统，传感器检测电路包括：变压器、第一传感器、第二传感器、激磁回路和放大电路；