基于FPGA的虚拟电源的研究与实现

设计了以FPGA为核心控制芯片的虚拟电源系统。实现了虚拟电源的硬件平台和软件系统,包括控制开关模块、电压采集模块、电压输出模块、电压自调整模块、UART模块、数值转换模块等。系统利用UART与上位机实现通信,通过控制AD5662和TPS5450芯片输出设定电压,并实时地从AD7699芯片处获得实际输出电压值,通过自调整模块使电压稳定在设定值的附近。电压测试范围从2.6V到4.2V,当系统不带负载时,输出电压的纹波小于10mV,当输出电流为1A时,输出电压纹波小于20mV。     

基于FPGA的多路模拟信号源设计

提出了一种基于FPGA的多路模拟量信号源设计方法。该系统以Altera公司的Cyclone系列EP2C8为核心。它包括多路数模转换单元、电源隔离、稳压单元及运算放大单元等,实现了电源独立的不同频率、不同波形的多路模拟量信号源。主要模块采用VHDL实现,通过合理利用路选通信号对各路模拟量信号进行锁存,实现了各路数据的正确分路,各路模拟量波形输出,并通过USB接口上传数据并实时显示,经多次测试表明,该系统稳定可靠,每路输出电压纹波小于30 mV。     

QKD系统中DFB激光器的可调偏置驱动

基于分布反馈式(DFB)半导体激光器的特性,为满足量子密钥分发(QKD)系统研究中对光源的多种需求,设计了一种1550 nm波长的DFB激光器的精密可调偏置驱动方案。该方案以FPGA为控制核心,用上位机软件控制输入,可给DFB激光器提供0~50 mA的精密偏置直流,从而完成光源不同发光模式间的切换,QKD系统中的多种光源需求得以满足。     

图像数据远距离传输及高速实时存储技术

研究了一种可以实现图像数据的远距离传输和高速实时存储的技术。该技术以FPGA为逻辑控制单元,通过LVDS接口电路远距离传输采集到的图像数据;利用交叉双平面页编程技术流水线式写FLASH以提高存储速度。用CY7C68013A控制的USB2.0接口上传FLASH中的数据到计算机,最后用上位机软件分析数据。结果表明,该系统稳定可靠地远距离传输并高速存储了图像数据。     

基于单片机多模式控制的APD偏压电路模块设计

针对雪崩光电二极管(APD)应用多样化的需求,提出多模式控制的APD偏压电路模块设计方案。基于APD工作原理,分析了APD增益系数、反向偏置电压、工作温度三者之间的关系,设计了具有多模式工作的APD偏压模块硬件电路,开展了详细的单片机软件功能设计。结合雪崩光电二极管进行了实验验证,结果表明在-40~+60℃温度范围内,该偏压电路模块具有温度补偿及多模式切换功能,输出电压偏差小于0.5 V,纹波小于100 mV,可实现APD多模式工作,满足工程化应用需要。     

光学遥感器偏流调焦控制单元集成仿真测试系统

为了实时监测空间光学遥感器偏流调焦机构控制单元的工作状态,测试其性能及可靠性,设计了一种集偏流与调焦控制单元仿真测试于一体的系统。该系统并行采集控制单元的多路控制信号,基于频率检测和幅值检测的模型应用FPGA进行逻辑分析,提取控制信号的频率、幅值、转向等检测信息和编码器反馈信息;检测信息通过PCI总线传输给计算机存储和显示,闭环控制反馈信息发送给控制单元。经过信号采集实验表明:该系统能够并行采集与处理工作频率1kHz、控制电压12V的8路控制信号,由计算机实时显示各路信号的工作参数及状态,满足实时监测控制单元工作状态的需要。     

基于TMS320F28027小型逆变器控制模块的研制——(Ⅱ)软件设计

本系统采用TI公司的TMS320F28027作为逆变器的控制核心。它自带有效的死区控制,死区时间可以通过上位机软件来进行调整设置。通过上位机软件,F28027与上位机进行实时通信,来传输输出电压、输出电流、输出频率、输入电压等。     

基于LM5117降压型开关电源的设计

本系统以LM5117芯片和CSD18532KCS MOS管为核心器件,采用Buck降压电路,通过LM5117芯片的PWM波来控制CSD18532KCS MOS管,调整PWM波的占空比,得到稳压输出.通过测试,在输入直流电压16V的情况下,额定输出直流电压为5V,输出电流最大值为3A;输出纹波小于25mV,负载调整率小于2.5%,电压调整率小于0.22%,效率可以达到85.2%.     

一种用于AMOLED驱动的多模式高效电荷泵

设计了一种用于AMOLED驱动芯片的多模式高效低纹波电荷泵。该电荷泵通过模式选择,使输出电压可配置,实现多模式功能。针对电压建立和模式切换过程中电荷损耗的问题,利用初始化电路和电压检测电路来保证电荷泵中电荷单向传输,同时利用衬底选择开关来解决电荷泵的体效应问题,提高了电压转换效率。采用双边对称的泵电路结构,减小了输出电压纹波。采用UMC 80 nm CMOS工艺进行仿真。结果表明,负载电流为4 mA时,输出电压为8.4~17 V,四种工作模式下电压转换效率均在90%以上,电压纹波均小于1 mV。     

闭环控制高精度红外探测器偏压控制系统

偏置电压对于非制冷红外成像系统起着关键作用,新一代红外焦平面阵列读出电路结构要求精度更高、可调范围更大、更加稳定的偏置电压.从电压的产生原理入手,设计了单片机控制数字电位器、运算放大器产生偏压及引入ADC器件TLV2544的闭环反馈自动控制系统结构,结合开发的电脑界面控制窗口更加方便控制偏压的输出.通过实际测试,该系统...     

用于1 550 nm光子检测的InGaAs/InP 单光子雪崩二极管的温度相关性

在越来越多的光子计数应用中,用于近红外光波长领域的单光子探测器受到广泛关注。例如在量子信息处理、量子通信、3D激光测距（LiDAR）、时间分辨光谱等光子计数应用领域。文中设计并展示了用于探测1 550 nm波长光子的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）。这种SPAD 采用分离吸收、过渡、电荷和倍增区域结构 (SAGCM),在盖革模下工作时具有单光子灵敏度。SPAD的特性包括随温度范围223~293 K变化的击穿电压、暗计数率、单光子检测效率和后脉冲概率。25 μm 直径的 SPAD 显示出一定的温度相关性,击穿电压随温度的变化率约为100 mV/K。当SPAD在盖革模式下温度为223 K工作时,在暗计数率为4.1 kHz,后脉冲概率为3.29%的基础上,对1 550 nm光子实现了21%的单光子探测效率。文中还分析和讨论了SPAD温度相关性的单光子探测效率、暗计数率和后脉冲概率的来源和物理机制。这些机制分析、讨论和计算可以为SPAD的设计和制备提供更多的理论支持和依据。     

CPT原子钟垂直腔面发射激光器驱动电路设计

设计了一种输出电流范围在0~2 mA,用于驱动垂直腔面发射激光器(VCSEL)的恒流源电路。电路设计采用负反馈原理,可输出一个稳定的电压,该电压经过电压电流转化为恒定电流。为使输出电流更加稳定,在电路中加入现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP4CE10F17C8组成控制电路。芯片通过采集负反馈的输出与预定值比较,得到误差量反馈到负反馈模块,调整负反馈电路的输入电压,从而使电路输出实现长期稳定。最后对电路输出性能进行测试,测试结果表明电流的纹波系数为0.01,电流稳定度为±0.02 mA。在驱动电流为1.2 mA、激光器工作温度为60℃时,用波长计测试激光器输出波长为795 nm,同时测得的吸收谱线也表明激光器输出波长在795 nm附近。因此,该恒流源电路可用于驱动VCSEL输出稳定波长。     

250 mV Supply Voltage Digital Low‐Dropout Regulator Using Fast Current Tracking Scheme

This paper proposes a 250 mV supply voltage digital low‐dropout (LDO) regulator. The proposed LDO regulator reduces the supply voltage to 250 mV by implementing with all digital circuits in a 0.11 μm CMOS process. The fast current tracking scheme achieves the fast settling time of the output voltage by eliminating the ringing problem. The over‐voltage and under‐voltage detection circuits decrease the overshoot and undershoot voltages by changing the switch array current rapidly. The switch bias circuit reduces the size of the current switch array to 1/3, which applies a forward body bias voltage at low supply voltage. The fabricated LDO regulator worked at 0.25 V to 1.2 V supply voltage. It achieved 250 mV supply voltage and 220 mV output voltage with 99.5% current efficiency and 8 mV ripple voltage at 20 μA to 200 μA load current.     

基于UC3842的三路输出小功率开关电源设计

针对通信供电系统高效率、小型化、集成化、智能化以及高可靠性的发展趋势,本文以UC3842为PWM 控制器,采用电阻,TL431和线性光耦等元器件构成电压采样反馈电路,设计了一种48V转+5V, 15V开关稳压电源,主输出（+5VDC@2A）：电压精度为0.5%,纹波为0.4％（峰峰值20mV）;辅助输出1（+15VDC@500mA）：电压精度为2％（14.7V）,纹波为0.13％（峰峰值20mV）;辅助输出2（-15VDC@500mA）：电压精度为2％（-14.7V）,纹波为0.33％（峰峰值50mV）;具有精度高,纹波小,效率高,性能可靠等优点,可广泛应用于各类小功率变换场合。     

新型多路输出数字调压电路的设计

研究了一种新型多路输出数字调压电路。以FPGA为核心,利用其丰富的I/O口,实现多路电压同时输出。待转换的数据经USB2.0接口输入FPGA内部FIFO中,减少电压配置时间。采用高压运放芯片,工作于非对称供电模式。实验结果表明,电压调节范围-39V~+49.95V,步进调节灵敏度为0.0244V,最大输出电流50mA,纹波电压小于2mV。     

一种同步整流DC-DC转换器PWM控制电路设计

设计了一种改进的PWM控制电路,将电流采样电路和PWM比较器归结为一个PWM电流比较器,减少了电路规模。将误差放大器输出与锯齿波斜坡补偿信号叠加,产生叠加输出电流,并通过PWM电流比较器输出一个占空比信号,以控制功率管的通断。电压信号转换为电流信号,从而使控制回路反应速度更快。将PWM控制电路应用于一款BUCK型DC-DC同步整流开关电源稳压器中。HSPICE仿真表明,稳压器输出纹波电压为±4mV,输出电压精度为±1%。