电路级虚拟维修系统中等效电路模型建立方法

介绍以SPICE仿真软件为仿真引擎构建电路级虚拟维修(Virtual Maintenance in Circuit Class,VMCC)系统时建立数字器件等效电路模型的方法。利用该方法建立的数字器件等效电路可以模拟实际电路数字器件的功能,解决了数字器件难以仿真的问题。该方法已经成功应用于电路级虚拟维修原型系统。     

基于等效电路法的微加速度计系统建模研究

讨论一类硅微闭环电容式加速度计系统级动态模型的建模过程与方法.MEMS（micro-electro-mechanical system）快速有效的系统级模拟依赖于准确简洁的器件宏模型的建立.文中首先针对一种基本机电换能器件进行研究,利用二元函数的Taylor公式,建立器件偏置点附近增量信号间的线性关系,进而建立可用等效电路形式描述的器件宏模型.以此为基础,分别探讨传感器中检测和加力两类差动电容模型的建立方法及其与外部环境的联接,得到可利用电路模拟软件进行分析的系统级等效电路.通过仿真实例验证模型的正确性,并简要讨论系统的主要动态特性.这些工作为进一步的系统仿真和全局优化提供可靠的模型基础.     

MEMS节点化建模及其在集成微系统设计中的应用

为实现MEMS产品的快速设计和性能验证,在借鉴其结构化设计思想即节点分析法的基础上,提出了一种与常规信号流类比不同,适于集成微机电系统快速仿真的等效电路建模思路和方法。首先,对系统及MEMS器件进行功能及结构分解;然后,分别对各基本单元进行节点化建模,并在一定的机电类比规则下将其转换为等效电网络(元件);最后,根据节点变量约束关系,将这些等效网络(元件)逐层重构为器件级和系统级等效电路。结合一类典型MEMS集成系统——梳齿式静电反馈微加速度计的分析实例,对上述方法进行了具体介绍和验证。利用OrCAD等电路仿真器分析、测试了所建立的体现多能域耦合关系的微系统数字化分析原型,结果显示,相对于VHDL-AMS描述法,该模型具有单一域内的更加直观的模型形式和快捷的仿真速度,表明本文提出的方法在复杂MEMS集成系统的分析设计中具有一定的应用价值。     

电子设备虚拟维修中电路仿真模型的构建与应用

利用SPICE和VC++平台,对电子设备虚拟维修系统中电路仿真模型的构建及其应用进行了研究。首先采用建立等效电路等方法解决了SPICE模型库器件模型不足的问题;其次使用Multisim和SPICE相结合的方法建立了电子设备电路仿真模型;最后选取SPICE3F5为仿真引擎,使用VC++平台,实现了对电子设备电路仿真模型的实时仿真和对仿真结果数据的实时读取。构建电路仿真模型并将其应用于虚拟维修系统,为电子设备虚拟维修系统的顺利实现打下了技术基础。     

微机电系统(MEMS)的仿真和模型分析

微机电系统 (MEMS)器件及系统仿真正日益受到MEMS研究者的重视。其仿真内容涉及力学、电子学、热学、光学、流体学等许多学科。MEMS和其他微系统可看作为一个多域物理系统。本文从方法学观点讨论了建模方法、计算机辅助模拟工具、多域模型库以及不同仿真器的耦合问题。将电网络概念引入到不同域系统仿真中以及等效电路被应用到不同的物理域系统。对于系统模拟和仿真来说,元件模型库的建立非常重要,引入多端口元件,并用线性和非线性微分方程加以描述。另外,本文也简单分析了系统仿真中涉及的降阶问题、模型优化方法以及相关的仿真工具和仿真器间的耦合问题。     

微谐振式压力传感器的系统级建模与仿真

具有微型化、多域耦合等特点的MEMS传感器对设计具有高精度、高效率、迭代设计、结构与电路联合设计等要求。基于组件库或集总参数的MEMS系统级设计方法虽然满足了这些要求,但在面向特定器件的定制化设计方面却略显不足。以一MEMS谐振式压力传感器为例,提出了一种全参数化系统级建模与仿真方法。在建立的详细数学模型基础上,通过硬件描述语言对传感器谐振子按照详细拓扑结构进行了建模与仿真。仿真结果和实验结果的对比显示这是一种满足MEMS设计要求的建模与仿真方法。     

基于异构宏模型的MEMS系统级建模方法

针对含复杂结构的MEMS器件,提出基于异构宏模型的系统级建模方法,即将基于解析法和基于数值计算的宏建模方法结合起来提取复杂器件的参数化宏模型,在此基础上实现MEMS系统级仿真。以z轴加速度计为例,在Saber中进行其系统级的时域、频域仿真,将仿真结果与有限元分析进行了比较,其仿真时间小于3min,相对误差小于3%,表明该方法能够快速有效地实现复杂结构MEMS器件的系统级仿真。     

MEMS及微系统的计算机模拟与辅助设计

介绍了MEMS CAD的特点及MEMS与微系统的设计方法,对MEMS CAD系统中的系统级、器件行为级、器件物理级及工艺级等各级仿真器的特点、相互关系及在MEMS CAD中的作用进行了分析,并对MEMS CAD方法、MEMS与微系统的EDA工具进行了综述.     

微型机电系统的建模与仿真研究

概述了开展微型机电系统 (MEMS)建模与仿真研究的意义和必要性。提出了MEMS建模与仿真技术的特点 :( 1)多物理场耦合 ;( 2 )材料特性的变化 ;( 3 )依赖快速有效的算法 ;( 4 )原子尺度仿真。分别从器件级仿真、过程仿真和系统级仿真三个层次说明了MEMS仿真的方法。最后结合MEMS建模与仿真技术的发展现状 ,指出了该领域今后的发展趋势。     

微机电系统光学组件的系统级建模

为提高微机电系统(MEMS)中光学系统整体仿真的准确性和效率,解决光学组件系统级建模存在的问题,提出了一种光学组件系统级建模方法,该方法可同时支持与MEMS系统级机械组件和电路组件共同仿真.首先,介绍了多端口组件网络方法、高斯光束特点和空间坐标系变换理论.接着,以微平面镜为例,介绍了光学组件系统级建模方法的流程.最后,采用Verilog-A硬件描述语言建立了包含多个典型光学组件的系统级光学库.使用该库的光学组件在MEMS集成设计工具MEMSGarden中搭建微扫描系统进行了仿真与测试.与商业软件CoventorWare的分析结果相比,提出的建模方法解决了扫描盲区问题,且非差分电压分析的误差小于3％.结果显示,本文提出的建模方法精确有效,对MEMS的系统级设计有参考价值.     

基于BP神经网络与瞬态响应分析的电路故障诊断技术

论文研究了基于模式识别原理的人工神经网络电路故障诊断方法,结合仿真技术,应用瞬态响应分析把数模混合信号电路中数字电路部分与模拟电路部分统一进行诊断,探讨了模拟电路和数字电路特性相差太大难于诊断的问题。针对具体电路,利用MATLAB神经网络工具箱对电路进行仿真,结果表明,利用所提出的实现方法对模拟及数模混合电路进行了较准确的诊断,达到了预期的目的。     

硅微谐振式加速度计驱动电路参数优化

将遗传算法与低频模型相结合,提出了一种快捷的驱动电路设计方法,用于提高低功耗硅微谐振式加速度计模拟驱动电路的瞬态性能,并缩短设计周期。该方法通过对闭环驱动电路模型进行高低频解耦,提取闭环驱动电路的低频模型;将提取的低频模型与遗传算法相结合,给出完整的优化方法,得到了满足各项实际约束的最优电路参数。针对某型硅微谐振式加速度计,建立了SIMULINK低频仿真模型,根据实际情况制定了约束条件。应用该方法求出了系统启动速度最快的PI控制器的参数,并对其进行了实验验证。起振实验结果表明,采用优化参数可使超调量小于50%,相位误差小于5°,1%调节时间从优化前的0.42 s减少到优化后的0.19 s,实验与仿真误差小于5%。得到的结果证明提出的方法正确有效,具有可实施性。     

模拟电路实时仿真进化设计方法

简述模拟电路进化的研究现状,提出一种新的模拟电路进化方法。基于VB可视平台的人性化操作。将模拟电路的多个参数按照Hspice规定格式生成网表,并调用Hpice进行实时仿真,利用遗传算法对仿真结果进行电路单元的优化。这种方法更直观、易操作。大大提高了设计的实用性。     

A new attenuation circuit for voltage signal conditioning in electronic measurement instrumentation

Voltage measurement instruments such as oscilloscopes or voltmeters require programmable attenuation circuits for adjusting the level of the input signal to the range of the analog to digital converters. Whereby data conversion and digital processing have experienced great advances in recent years, attenuation circuits maintain traditional topologies based on relays and little effort has been dedicated to their update. This paper proposes a new attenuation topology based on solid-state switches taking advantage of this technology and obtaining a low cost and good response circuit. A detailed study of the design, mathematical analysis and simulation results of the topology are included. Also a prototype with two attenuation scales and a normalized input impedance intended to work with measurement probes was developed and the practical results are also presented.     

基于MEMS传感器的无线传感网络节点的硬件设计

为了解决对建筑物的结构健康安全监测进行在线监测的问题,采用微机电系统(MEMS)技术和无线传感器网络技术相结合的方法,提出了一种基于磁驱动增大检测电流的新型电容式加速度传感器结构,介绍了其工作原理,并设计了该传感器的电容检测电路,在ANSYS仿真软件上对传感器性能进行了评价,在Multisim上对检测电路进行了模拟仿真;仿真结果表明,该传感器可以检测三维加速度信号,静态灵敏度可达0.558μm/g,动态测量范围为10 g,电路实际输出与仿真结果相符,符合要求;在节点整体方案设计中以低功耗的MSP430F1611作为控制MCU,以CC2430芯片实现无线收发,配合周围接口电路实现了位移信号的监测功能;采用片内温度传感器对节点进行了测试。测试结果表明,该节点能够完成监测,满足设计要求。     

基于反时限特性的控制与保护开关电器的设计

根据国标GB14048.9要求,控制与保护开关电器应具备过载延时反时限动作特性、电源故障指示、短路保护、漏电保护、缺相保护、漏电保护等功能。为替代传统的热磁脱扣电器,提出了一种基于单片机反时限算法的控制与保护开关电器,该系统由DC-DC模块、模拟采样电路、运算放大电路和脱扣电路构成,采用硬件校准方式进行电流校准,并实现了三相电流检测和漏电检测;提出了继电器脱扣和分励脱扣两种方式;同时开展了反时限算法的分析,建立了过载反时限算法与控制与保护开关电器的关系,提出了一种离散化的过载反时限特性算法,最后,进行了过载反时限特性试验,就不同电气环境下的反时限特性做了详细的测量与论证。研究结果表明,该研究为进一步进行控制与保护开关电器的优化工作奠定了基础。     

基于遗传算法的微机械陀螺的多学科设计优化

基于micro-electro-mechanical system(MEMS)技术的微机械陀螺是集传感器、致动器、检测与控制等于一体的复杂多学科交叉系统，其整体特性是各个子系统综合作用的结果。在充分考虑工艺、结构、电路、工作环境等多学科或因素的约束条件下，提出微机械陀螺的多学科概念设计模型。以陀螺的灵敏度最大为优化目标，利用遗传算法对设计模型进行全局优化，获得初步的最优设计方案，并采用有限元软件ANSYS验证优化结果的正确性。     

基于粗集约简预处理的模拟电路故障诊断

基于人工神经网络的智能故障诊断系统作为人工智能技术在模拟电路故障诊断领域的应用,在实践中取得了一定的成效。但将神经网络用于电路故障诊断时,知识具有隐含性,可解释性差,且对输入数据的冗余难以约简,获得每一个训练样本都要进行一次测试或模拟计算,样本花费代价很大,而粗糙集理论作为处理不确定、不完整、不精确知识的有力工具,具有强大的知识约简和定性分析能力。因此,该文提出了对模拟电路的故障特征进行粗集约简预处理研究的智能诊断方法。并举例说明诊断系统的具体实现方法,仿真结果表明:在相同的精度要求下,该算法的训练时间远小于普通的进化神经网络,对模拟电路的故障诊断有一定的实际意义。