智能变电站IEEE1588时钟同步冗余技术研究

针对智能变电站时钟同步系统现状,提出了基于IEEE1588的时钟同步系统冗余方案。在分析IEEE1588的实现原理及其特点的基础上,提出了单钟方案、双钟互备方案和双钟双扩展方案。重点对双钟互备方案进行了阐述,并详细分析了时钟冗余切换原理和过程。同时,进一步对双钟互备方案在变电站单网和双网模式下,不同网络方案对时钟冗余造成的影响进行了研究。     

基于CPCI总线控制卡的信号完整性设计

由于CPCI总线的高速数据传输,基于CPCI总线控制卡的设计必须考虑信号完整性问题.从PCB走线、电源和时钟电路3方面进行了信号完整性设计,提出了总线接口芯片9054的PCB走线长度,并给出时钟电源的滤波电路以及电源滤波电容的配置方法.实验结果表明：经过完整性设计的控制卡时钟电路,信号质量明显改善;控制卡电源电压波动小于5％,主机与控制卡通讯速率达到117.97 MByte/s,接近理论极限值.验证了基于CPCI总线控制卡信号完整性设计的正确性.     

基于 C 单元的抗干扰低功耗双边沿触发器

快速增长的功耗是 VLSI 设计中的重要问题,特别是输入信号中存在毛刺,双边沿触发器的功耗将会显著增大。 为了有 效降低功耗,提出了一种基于 C 单元的抗干扰低功耗双边沿触发器 AILP-DET,结构采用快速的 C 单元,不仅能够阻塞输入信号 存在的毛刺,阻止触发器内部冗余跳变的发生,降低晶体管的充放电频率;而且增加了上拉-下拉路径,降低了其延迟。 相比现 有的双边沿触发器,AILP-DET 只在时钟边沿采样,有效降低了功耗。 通过 HSPICE 仿真,与 10 种双边沿触发器相比较, AILP-DET 仅仅增加了 7. 58%的延迟开销,无输入毛刺情况下总功耗平均降低了 261. 28%,有输入毛刺情况下总功耗平均降低了 46. 97%。 详尽的电压温度波动分析表明,该双边沿触发器对电压、温度等波动不敏感。     

一种基于多授时源多授时方式的电力系统同步授时方案

电力系统中自动化设备及监控系统日益复杂,为电力系统提供足够精度的同步时钟信号成为了提高设备运行稳健度和监控系统准确度的关键因素。设计了一种基于GPS/北斗系统双授时源同步守时钟电路,可以对双授时源时钟信号进行有效的跟踪。在卫星及守时钟电路时钟信号的基础上,利用时间间隔测量技术设计了一种高稳定度晶振本地时钟结构,可在一定时间内保持较高的精度。在此基础上,提出了一种基于多授时源、多授时方式的电力系统同步授时方案。方案中多个时钟源互为备用,可根据不同的被授时装置选择相应的授时方式,提高了电力系统授时的稳定可靠性、经济性。     

基于时-空冗余的集成电路老化失效防护方法

集成电路工艺水平进入深亚微米时代后,电路老化效应已成为威胁电路可靠性的新挑战。对电路老化导致的电路失效防护问题进行研究,提出了一种基于时-空冗余技术的失效防护方法。该方法根据老化的行为特征,通过冗余的时序单元对数据路径进行加固,并采用多时钟技术控制时序单元的采样过程。当电路出现因老化导致的时序错误时,通过冗余时序单元的二次采样纠正电路错误信号;同时,统一调整电路的时钟相位,保证每条数据路径都满足时序要求,防止电路失效的发生。方法在ISCAS’89基准电路中进行了测试。实验数据表明:在冗余时钟相位差达到时钟周期的20%时,该方法可以有效的将电路的平均故障间隔时间(MTTF)提高1倍以上。     

高速背板中时钟电路设计

文中分析高速背板设计中所面临的问题,给出相应的设计准则。在此基础上,以所设计的交换机背板为例给出利用时钟缓冲分配芯片实现的时钟信号分配电路的实例。最后,说明针对时钟电路的设计所采取的具体措施。结果表明,利用上述设计方案可以使整个系统在90MHz的时钟频率下稳定工作,实现高达2·88Gbps的数据传输速率。     

一种低功耗CMOS晶体振荡器电路设计

晶体振荡器作为时钟电路的重要组成部分，是时钟电路中功耗最大的模块，针对传统晶体振荡器功耗过大的问题，根据晶体振荡器起振和停振情况下输出电压信号平均值的特性，提出了一种能够获得振荡器维持振荡状态所需的最小电流的方法，大大降低了晶体振荡器电路的功耗。基于28 nm CMOS工艺设计了一种皮尔斯振荡电路。仿真实验结果表明，在1.8 V电源电压下，电路能够在200 ms内快速起振，振荡频率为32.768 kHz,输出时钟信号稳定后振荡器的工作电流仅为270 nA。     

一种增强型冗余均衡电路

针对现有冗余均衡电路不能保证严重不均衡的电池组充分放电的问题,提出一种带有开关电容结构的增强型冗余均衡电路.分析了电路工作原理,研究了相应控制策略,为验证方案的可行性,搭建了实验平台并进行对比实验,结果表明增强型冗余均衡电路具有更好的均衡效果,可使电池组充分放电,延长放电时间.     

自动转换开关控制器设计

针对不间断供电的广泛需求,提出了一种以MSP430F1232微控制器(MCU)为核心单元的自动转换开关控制器的设计方案。该方案采用带负反馈通道的线性光电耦合器电压检测电路,有效解决了现有线性光电耦合器电压检测电路的温度漂移和线性度差等问题。冗余的时钟系统设计和低功耗的电路设计,更加满足自动转换开关电器的工作需求。     

基于Profibus-DP的智能断路器多参数测控系统设计

针对Profibus-DP现场总线和智能断路器控制器技术要求,给出一种基于Profibus-DP现场总线的智能断路器多参数测控系统设计方案.阐述了信号采集电路、温度检测与实时时钟电路、Profibus-DP总线接口模块硬件和软件的设计方法,以及多参数测控软件的算法和设汁.该设计方法对智能断路器的数据采集和通信提供了一种有效的实现途径.     

网络时钟在智能电能表日计时误差测试中的应用

从优化整合计量资源的角度,介绍了一种利用网络时钟确定电能表日计时误差的设计方案。网络时钟系统主要包括精密时钟基准、整形电路、分频电路、驱动电路、光电隔离电路和时钟误差处理系统等6个部分。该方案尤其适用于智能电能表检定装置集中规模使用的情况。     

基于MSP430的多用便携式测量仪的设计

为了满足工程中对移动手持测量仪器的操作简单、快捷,用途多样化的需求,设计了一种基MSP430的多用便携式测量仪。介绍了以MSP430F149作为核心的主控部分,以可更换的采集转换模块来测量不同测量探头的设计方案。方案设计了电源电路、时钟电路、按键电路、数据存储以及数据通信等电路及对应不同采集转换模块的采集程序。经实践证明,该多用便携式测量仪具有功耗低,便携性高,使用灵活等特点。可以满足多种工程测量应用,节省了设计成本及生产成本。测量结果稳定准确。     

新型时钟管理电路模型分析与参数设计

现今,电子产品的功能越来越复杂,随之而来在电路板设计中会选用多种类型芯片,比如微处理器、ADC、存储器、接口芯片等。这种情况下就需要时钟管理电路实现对多路时钟在频率、相位、占空比、抖动指标上的管理,为每种芯片提供不同属性的工作时钟。本文提出一种基于时钟芯片的新型时钟管理电路,进行总体方案设计,重点对电路中的锁相环的重要环节模型及电路整体模型进行分析,归纳了电路参数选择方法及其与系统指标之间关系,为最终电路详细设计和程序配置的提供参考依据。     

步进电机起动过程研究与设计

步进电机由于其转速仅受脉冲频率影响的开环控制而受到广泛应用,但是步进电机自身存在的起动频率使得电机不能一下达到运行频率,而必须有一个起动过程。系统研究了步进电机的起动过程,在此基础上设计了基于EPROM、压频变换器的起动电路,以及基于现场可编程门阵列(FPGA)的起动电路这两种不同的实现方案,并对两种方案进行了比较。从体积、功耗、可靠性、稳定性等因素考虑,基于FPGA的方案更适用于航天环境。     

基于FPGA空间矢量脉宽调制IP核的设计

以实现全数字电机控制器的集成化为背景,提出一种可以在低成本FPGA上实现的SVPWM算法,并结合EDA技术和VerilogHDL硬件描述语言,设计为具有普通和低损耗两种开关模式的1P核。实验结果表明,该IP核符合功能要求,电路资源利用合理,复用性好,开关模式可根据需要随意设定,最高时钟运行频率达到31．73MHz,开关频率达到20kHz以上。     

BLVDS总线控制系统中CDR及SerDes电路的设计与实现

时钟数据恢复与解复用电路是串行通信系统中接收端的关键电路,其性能的优劣直接影响了整个系统的功能.本文改进了传统的双环时钟数据恢复电路,提出了一种基于空间过采样、时钟数据恢复与串并转换同步完成的双环结构并应用于BLVDS总线控制原型系统中,该原型系统经380项测试,在节点数为5个、收发距离最长为131 m、通信速率达20 MHz时电路工作稳定,同步时间小于10-6 s,误码率低于10-9.     

通用高精度时钟同步单元的设计方案

根据对时钟同步装置守时误差的分析,提出了一种通过降低测量误差进一步提高守时精度的同步时钟装置设计方案。该方案利用时钟内插方法降低全球定位系统(GPS)秒脉冲周期测量误差,对秒脉冲均值进行余数补偿消除均值计算中的引入误差,从而提高同步时钟装置的守时精度。根据所提方案设计了基于AMBA APB总线的通用高精度同步时钟知识产权(IP)核,并利用ARM Cortex-M0内核在现场可编程门阵列(FPGA)中构建了具有高精度同步时钟IP的片上系统(SoC)进行测试验证。测试结果表明,基于所提方案设计的通用高精度同步时钟IP核所生成的同步时钟精度在20 ns以内,守时误差在每小时300 ns以内。     

并联电流模式Boost变换器分叉序列分析与研究

本文研究了并联电流模式控制的Boost变换器分叉序列.首先,对基于电流模式控制的Boost变换器的状态方程,利用龙格一库塔(Runge-Kutta)算法进行仿真,取每个时钟脉冲时刻的电路状态变量构成庞加莱截面,画出在参考电流变化方向上的分叉图.然后,利用离散映射迭代法推导出并联电流模式控制的Boost变换器分叉序列中各分叉点的值.最后,通过理论推导出的值与仿真结果的对比,发现二者比较吻合,从而给出变换器稳定设计的理论依据.