【摘 要】
：
物联网的发展迫切需要集成化、多功能化、智能化的传感器。温度、湿度、氧气传感器广泛应用于智能家居、户外运动、工业矿井等场景,这三种传感器目前多以分立器件的形式出现,对于三种传感器的集成鲜有研究。论文在介绍温、湿、氧分立传感器及其读出电路相关机理的基础上,设计了温湿氧多功能传感器低功耗读出电路,该电路主要包括带隙基准电路、低压差线性稳压器、传感器预处理电路和开关电容放大器四个模块。采用预处理电路将三种
论文部分内容阅读
物联网的发展迫切需要集成化、多功能化、智能化的传感器。温度、湿度、氧气传感器广泛应用于智能家居、户外运动、工业矿井等场景,这三种传感器目前多以分立器件的形式出现,对于三种传感器的集成鲜有研究。论文在介绍温、湿、氧分立传感器及其读出电路相关机理的基础上,设计了温湿氧多功能传感器低功耗读出电路,该电路主要包括带隙基准电路、低压差线性稳压器、传感器预处理电路和开关电容放大器四个模块。采用预处理电路将三种环境信号转化为合适范围的电压值、再分时复用同一开关电容放大器输出最终结果的架构,降低了读出电路的总功耗。基于SMIC 0.13μm工艺进行电路设计和仿真验证。主要研究内容如下:（1）电源管理模块。设计了电流模式的带隙基准电路,温度系数为8.75ppm/℃,静态电流为31.8μA,产生了稳定的温度信号和基准;设计了带缓冲级的LDO电路,PSR为-61.16dB,静态电流为34.77μA,产生了稳定的1.2V电压。（2）传感器预处理电路。设计的温度传感器预处理电路在-40～60℃范围内输出521.4～678.4mV电压;氧气传感器预处理电路在5%～30%浓度范围内的输出为521.23～679.96mV电压。（3）开关电容放大器。环形放大器具有输出摆幅轨到轨、内部功耗与负载无关、性能随工艺微缩提高等优点。所设计的可变偏置伪差分环形放大器,实现了单端输入差分输出,输出摆幅提高到2.4V,环路增益为92dB,静态电流为41.08μA。（4）整体电路仿真。温度传感器输出范围为-937.4～940.7mV,灵敏度为18.79mV/℃,线性度为99.91%,精度为0.09℃;湿度传感器输出范围为-1.081～1.081V,灵敏度为 27.03mV/（%RH）,线性度为 99.99%,精度为 0.01%RH;氧气传感器输出范围为-949.5～951.6mV,灵敏度为76.03mV/（v/v%）,线性度为99.94%,精度为0.018%。整体电路在20KHz开关频率下正常工作,静态电流为132μA。仿真结果表明所设计的电路实现了预定的功能,达到了设计指标。
其他文献
电主轴作为数控机床的核心部件,其性能好坏直接影响机床的加工质量。数控机床在加工过程中,主轴的生热不可避免,由此带来的热变形是造成加工质量下降的重要原因。本文以型号为150MD2412.5的磨削电主轴为研究对象,建立考虑轴承动态参数在内的轴承拟静力学模型,分析轴承内部的生热机理,通过有限元仿真分析结合实验验证的手段对其内部的温度场以及变形场进行分析,依据仿真结果优化机械轴结构。具体研究内容如下:（1
科技的发展带动机器人技术不断提升,目前多机器人系统的应用逐渐走向普及化和实用化。对机器人进行精确定位是保证生产作业顺利进行的前提,对于提高机器人工作效率和促进现代化水平具有重要的意义。机器视觉测量技术作为一种新兴测量技术,原理上具有非接触、实时性强、信息量丰富等显著优点,在工业生产及机器人定位方面取得了广泛的应用。针对目前多机器人系统很难实现多目标定位这一问题,本文提出了一种应用机器视觉测量技术对
电容层析成像（Electrical Capacitance Tomography,简称ECT）是一种可视化多相流参数检测技术。由于其具有非侵入性、时间分辨率高、无辐射、适用范围广、成本低廉等优点,在涉及气固两相流、气液两相流以及三相流等相关应用领域得到了广泛的关注和研究。ECT传感器本身存在的灵敏度低且空间分布不均匀、输出信号动态范围大等问题,不仅影响图像重建质量,还对数据采集系统提出了很高的要求
随着互联网技术的不断发展,图像作为一种重要的信息交换载体,在信息传递的过程中始终占据主导地位,由于原始图像在存储过程中会占用大量的存储空间,传输时又会占用较大的带宽。因此,对图像进行压缩以便存储和传输一直是研究的热点。在硬件实现方面,由于专用集成电路（ASIC）其高度专用化使其不适合设计灵活的神经网络同时它的开发效率较低,FPGA在流程控制方面能力相对较弱及其特有的硬件结构,使得FPGA在算法的实
可重构型索驱动并联机器人（Reconfigurable Cable-driben Parallel Robots,RCDPRs）通过改变出索点或引入其他机构,以此改变索位置分布的一类机器人。主要分为两类:一类是索与末端执行器进行重新配置,另外一类是索与机架进行重新配置。本文主要对第二类索与机架重新配置的工作空间分析与控制进行研究。RCDPRs更能发挥其有大的工作空间、更好的运动性能、提升系统刚度、
脑机接口（Brain Computer Interface,BCI）是一种非肌肉的通讯系统。具体来说,它是一种利用一定的技术手段,通过直接提取脑电信号来分析识别大脑思维活动,进而实现大脑与外界环境直接交互的系统。目前,脑机接口在脑卒中康复治疗等医疗领域以及军事、娱乐等领域应用广泛。脑电识别算法是脑机接口系统的核心部分,其识别效果直接决定系统的性能。本文针对脑电信号的特点,结合现有研究存在的对脑电信
我国目前残疾人总数超过8000万人,其中肢体类和视力残疾占比最多。为了解决视力、肢体类残疾人拿取生活必须品困难的问题,最新研究将目标检测算法移植在移动机器人上,通过摄像头拍取室内照片,并利用目标检测算法搜索物品所在位置,可以有效辅助视力、肢体类残疾人进行日常活动,解决该类残疾人在日常生活中常见的问题。本文对适用于室内小目标数据集的目标检测模型及硬件加速进行研究。论文基于YOLOv3 模型进行改进,
两栖仿生机器人凭借其灵活的水陆两栖运动能力,能完成中小型河湖、湿地、沼泽的清淤工作,同时还能装配多种工作装置,在各类水利工程中应用越来越广。由于目前我国的两栖仿生机器人发展较慢,各性能均存在不足,而水动力特性对于两栖仿生机器人的经济性、稳定性和安全性影响较大,因此木文以A、B型两栖仿生机器人为研究对象,基于计算流体力学（CFD）通过数值计算对二者的水动力特性进行研究,并研究了相应的结构优化方案,对
柔性应变传感器是一种能够在感受到外界机械刺激,并按照一定的规律将其转化为电信号的装置。该装置在柔性电子皮肤、医疗健康、人体运动监测等领域具有广阔的应用前景。目前,对于柔性应变传感器的研究已成为众多科研人员的研究热点,而且取得了一定的研究成果。然而柔性应变传感器的迟滞、线性度、可穿戴性等特性尚存在不足,难以满足在高要求的环境下应用。因此,研究具有优异性能的柔性应变传感器,实现其综合性能的进一步提升,
无透镜显微成像系统因其低成本、小型化等优势为细胞便携检测设备开发提供了良好方案,但该系统采集的细胞图像存在分辨率低、特征信息少等问题。为了便于对细胞形态观察及检测,本文主要研究适用于无透镜成像系统的低分辨率细胞图像超分辨率重构和图像特征融合算法。针对上述问题,采用传统图像处理算法难以有效解决,本文提出生成式对抗网络的图像超分辨率算法和基于卷积自编码网络图像特征融合算法,完成对无透镜低分辨率细胞图像