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关键词： 超导纳米线单光子探测器   计数率   时间抖动   串联电阻   滤波器   低温放大器  

摘要： 近年来,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)飞速发展,相较于其他类型的单光子探测器,SNSPD性能更为优异,比如高效、高速、低暗计数、低时间抖动等,成为诸多前沿研究中不可或缺的核心探测器。但受SNSPD结构限制,上述各项优异的性能指标通常难以兼得,而随着SNSPD应用的进一步深入,对SNSPD的综合性能提出了更高的要求。改进器件结构的方式可以用来提高SNSPD的综合性能,但此方法受制备工艺影响大、器件性能一致性差,且读出电路复杂。为此本文基于高效率、低暗计数的SNSPD器件,通过改进读出电路的方式,在基本不影响器件探测效率和暗计数的前提下,分别对计数率和时间抖动进行优化,进而提高SNSPD综合性能,拓展场景,具体的工作内容如下:第一,室温提高SNSPD计数率的系统搭建。目前改进电路提高SNSPD的计数率的系统,都涉及到电路的低温集成,但生产厂商一般不提供电子元器件深低温下的参数,需要多次拆腔调试方能与SNSPD完美适配,这将引起系统长时间宕机等问题。为此本文基于LTSPICE搭建SNSPD系统的分布式电路模型,仿真定位SNSPD信号跨温区传输完整性的关键因素为传输线长度。通过引入极低漏热的低温柔带线将传输线长度缩减2/3左右,解决信号完整性问题。进而在室温端将器件的最大计数率由1.3 MHz提升到6.9 MHz,提升5.3倍。第二,室温提高SNSPD计数率的电路优化。针对室温提高SNSPD计数率的系统无法响应更高光强的问题,提出了两种方式加以改善:(1)在串联电阻的基础上引入并联电阻改善电热反馈问题,将器件的最大计数率提高至58.7 MHz,提升45倍,同时保证了光强与计数率的线性关系;(2)在电路中并联低通滤波器改善电容耦合效应,将器件的最大计数率进一步提高至75.7 MHz,提升58.2倍,同时信噪比保持良好。第三,针对放大器引入的电路噪声降低了SNSPD响应信号信噪比的问题,设计了一款低温放大器,设计中采用发射极负反馈和并联电阻负反馈相结合的方法对放大器进行优化,低温测试结果显示,该放大器在设计的100 k Hz～1 GHz的频率范围内,当供电电压为2.2 V时,放大器获得20 d B的增益,小于-10 d B的输入输出损耗,以及19.8 m W的功率损耗。与SNSPD互联后,系统的时间抖动降低9%左右。

关键词： IEC火花试验装置   热效应   本质安全性能   热引燃理论  

摘要： 电路的本质安全性能在IEC火花试验装置上进行检测时会受到电路电弧放电热效应和装置中电极热效应的双重影响。然而,热效应对检测电弧放电引燃爆炸性气体灵敏度的影响因装置总体温升较低而被忽视,鉴于此,热效应成为影响检测电路本质安全性能的关键因素。以此为出发点,对感性电路爆炸性检测方法中的IEC火花试验装置潜在的热效应及其规律进行了深入研究。首先对感性电路的放电形式、特性和机理进行分析,得到电弧放电形式为热效应能量的主要来源。基于此对电弧放电过程进行理论分析和仿真,探讨电路参数,放电时间、装置的机械特性对电弧能量的影响,为分析电弧热源模型奠定理论基础。在此基础上对IEC火花试验装置热效应进行研究,分析电弧放电热源模型与放电时间和距离的关系,为判定电弧放电能否有效引燃爆炸性气体混合物提供温度数据。利用Matlab软件中的PDE工具箱模拟镉盘表面施加放电热源后的温度场,为有限元分析和热引燃容积范围提供数据支持。使用Ansys软件对电弧放电温度场进行有限元分析,建立IEC火花试验装置的镉盘混合气体域模型,施加放电热源得到两种介质的温度场并提出温度梯度差值为潜在热源之一。此外,分析了电极滑动摩擦的热效应,建立摩擦热源模型并探讨与电极机械参数的关系提出摩擦热为另一潜在热源。最后,基于提出的两种潜在热源改进以热引燃理论推导的电弧放电时间,并验证改进后的放电阈值时间与电气解析数学模型相符的结论,提高了电弧放电引燃爆炸性气体这一判断的准确性,使放电时间阈值判据在感性电路本质安全性能评价中更具适用性。在前述基础上,对IEC火花试验装置中包括电弧放电致热和电极摩擦致热在内的热效应进行红外热成像实验,确定了两种热源的存在并以玻尔兹曼定律计算检测温度的实际值,对实验得出的最高温度、镉盘红外光谱图与两种热源理论模型和温度场的仿真进行对比验证。通过对热效应分析的结果应用于热引燃理论,提升了电弧放电能量、电极摩擦能量与电弧放电引燃爆炸性气体的关联,简化以放电微观机理来判断引燃气体混合物的策略。最终,提高了感性电路本质安全性能判据的精确性使其更具有参考价值和应用价值。

关键词： 数字集成电路   设计   低功耗  

摘要： 为降低数字集成电路功耗、提高数字集成电路的使用性能，本文将从数字集成电路设计的角度出发，进行电路低功耗优化设计方案分析，明确数字集成电路及其系统架构功耗与低功耗优化设计要点，重点对数字集成电路设计中门级电路设计进行研究，逐步分析门级层面低功耗设计的方法，同时对低功耗设计与物理实现进行阐述。通过对数字集成电路低功耗设计的可测性分析，降低电路低功耗优化测试的误差，明确有效测试电路能耗的方法与注意要点，以期为数字集成电路低功耗优化设计项目提供参考。

标准号: GB/T 42193.3-2022

摘要： 本文件规定了物理连接和相关引脚使用的要求，以便能够标准地访问OBD数据。本文件适用于车载诊断标准要求道路车辆配备标准连接器，以符合GB/T 42193.4标准的外部测试设备访问 OBD 信息。

关键词： GaN   负电导模型   振荡   稳定性   驱动优化  

摘要： 相比传统的硅（Si）器件，氮化镓（GaN）器件具有更低的寄生参数、更快的开关速度和更小的导通电阻，这将导致器件在开通过程中更容易发生持续振荡现象，带来电路的不稳定问题，因此在实际电路中抑制这种现象是有必要的。本文建立了常规驱动方式下桥式电路的负电导模型，分析了电路的振荡稳定性，建立了在常规驱动方式基础上增加优化方式的负电导模型，分别选择了以改变关断电阻、增加磁珠为代表的串联阻尼和以RC阻尼器为代表的并联低阻抗的优化方式，通过这个模型可以判断出驱动优化方式的加入对电路振荡稳定性产生的影响，并利用实验验证了加入优化方式前后电路的振荡稳定性变化，为驱动回路选择合适的驱动优化方式提供了参考。

关键词： 电路系统设计   互感式位移传感器   应用  

摘要： 近年来,随着5G、人工智能等技术的发展和完善,自动化和信息化已成为全球各国重要的发展方向之一.为了应对日趋复杂的控制系统和对数据的高精度要求,传感器作为信息采集的重要支柱,对初始信息采集的准确性和精确性极其重要,受到了各个领域的密切关注.传感器作为控制系统的前端检测装置,主要作用是检测和采集物理对象特征信息及其变化,并将采集感受到的物理特征按一定规律变换成为电信号或者其他所需要形式的信息进行传递.本文就电力系统设计中互感式位移传感器的应用展开讨论.

关键词： 柔性线圈   串联谐振   柔性电子   混合式教学  

摘要： 为使学生建立电路理论与实际应用的联系,激发学生对柔性电子专业知识的学习兴趣,设计了基于柔性线圈的串联谐振电路实验,采用“课前预习”“课中实践”和“课后巩固”的混合式教学模式,让学生完成从柔性线圈仿真设计、到串联谐振参量测量、再到谐振应用场景测试整个过程的实践.通过该实验,学生不仅能掌握基本的串联谐振电路原理和实验方法,还能初步建立柔性电路设计和工程应用理念,提高知识综合应用能力和创新能力.

关键词： BOPPPS   教学设计   闭合电路欧姆定律   参与式学习  

摘要： 利用BOPPPS模式组织“闭合电路欧姆定律”教学。课堂通过自制水果电池进行教学引入,从核心素养角度提出学习目标,以电路动态分析的经典例题进行前测,运用科学猜想的方式深入理解电动势进行参与式学习,分组实验推导闭合电路欧姆定律,再采取“人电路”小游戏进行课堂互动,通过利用所学知识定性解释生活现象进行后测,最后进行课堂总结。整个流程充分体现以学生为中心的教学理念,让学生真正参与课堂,培养学生独立思考与动手的能力。