100Msps高速流水线ADC的研究与设计
这是一篇关于模数转换器,流水线,高速,运放共享,双输入开关运放的论文, 主要内容为流水线模数转换器在无线通讯、音频视频和医疗成像等领域具有广泛应用。为适应电子信息产业的快速发展,模数转换器的性能要求也相应的提高。因此,本文的研究目的是设计100M采样速率的高速流水线模数转换器。本文首先简要介绍了模数转换器的主要架构以及基本性能指标。其次从系统的角度,讨论了目前的一些低功耗技术并确定了14位100Msps流水线模数转换器的基本结构,分析了各种误差因素并进行了指标计算,其中包括每级采样电容的大小以及运放的增益和带宽的计算,并利用搭建的Simulink模型进行了仿真与验证。然后从电路设计的角度,详细描述了关键模块电路的设计:前端电路将采样保持电路与第一级乘法数模转换器运放共享;设计了跨导可变的双输入开关运放结构,以满足前端电路对运放的要求,并消除记忆效应和级间串扰;采用了一种双通道的栅压自举开关,以降低衬底调制效应对开关线性度的影响,与传统栅压自举开关相比,信噪失真比和无杂散动态范围分别提高了5.2dB和6.3dB;通过时序控制抑制了比较器的回踢噪声对信号传递的影响;后级采用1.5位乘法数模转换器运放共享,进一步减少运放个数。仿真结果表明,当采样速率为100Ms/s,输入信号频率为46MHz时,ADC的信噪比为83.4dB,信噪失真比为82.3dB,无杂散动态范围为90.6dB,总谐波失真为-88.6dB,有效位数达到13.37位,与不采用跨导可变运放相比,提高了0.36位;微分非线性和积分非线性分别在±0.5LSB和±1LSB以内,ADC整体功耗为116mW;采用SMIC 0.18μm 1P4M工艺进行了版图设计,ADC核心面积为1.4mm2;后仿真结果表明,在1.8V电源电压下,当采样速率为100Ms/s,输入信号频率为46MHz时,ADC的信噪比为82.6dB,信噪失真比为78.7dB,无杂散动态范围为84.1dB,总谐波失真为-81.0dB,有效位数达到12.78位。最后,为降低100Msps高速流水线ADC中运放的设计难度,研究了一种基于统计的数字后台校准方法,以消除运放所产生的一阶误差和三阶误差,利用Simulink工具,将该算法应用到了12位100Msps的高速流水线ADC模型上,校准后无杂散动态范围由59.8dB提高到93.9dB,信噪失真比由50.1dB提高到73.1dB,有效位数由8.0位提高到11.9位。在此基础上,采用一种变步长的最小均方根收敛方法对校准算法的收敛速度进行优化,有效位数收敛所需的采样点数由1.8×107个减少到1×107个。
基于SSM的轴承选配与出入库管理系统的设计与实现
这是一篇关于流水线,信息化,一体化,自动选配的论文, 主要内容为随着我国铁路运输事业的快速发展,铁路运输车辆行驶的速度在不断地提高。在车辆高速、长时间行驶的过程中不可避免地会对车辆中的行车系统轮轴造成一定的磨损,如果不及时对车辆进行检修,就会存在铁路行车安全事故隐患。而轮轴中轮对、轴承的选配与压装是车辆检修过程中的一个重要环节,轮对、轴承的选配与压装务求高精度的测量与计算、科学合理的选配,是车辆安全、高速、可靠运行的重要保证。在对天津车辆段某车间的实际调研中发现,目前轮对、轴承的选配还是采用人工选配的方式,计算量大且工作效率低,易造成资源浪费,由于人工计算错误导致选配出来的轴承的准确性以及合理性难以得到保证;另一方面对轴承出入库、压装过程的数据管理都是传统的纸质化操作,导致数据容易丢失、数据管理滞后。因此对轮轴的选配与压装实现信息化管理对于进一步提高铁路建设信息化水平、保障车辆行车安全有着重要的意义。本文通过对天津车辆段某车间的实际调研,设计和实现了轴承选配与出入库管理系统。针对检修车间内轴承等零件管理、选配困难等问题,创建信息化的轴承等零件的信息管理系统,采取合理而高效的配件管理措施,定制一种高效的流水线作业方式,代替了原来纯人工操作的作业方式,将轴承等零件的测量、管理、选配、轮对压装等工作整合在一起,并通过该系统实现轮轴选配、压装等过程的一体化操作。同时系统仔细分析了原来的轴承选配过程,结合了先进的信息技术,根据选配过程的特点、性质以及规范标准,从选配原理、选配原则的角度设计了针对轴承轴颈选配过程的算法,解决了选配过程中人工计算复杂以及选配结果不合理等问题,实现了轴承轴颈的自动选配。轴承选配与出入库管理系统的具体功能包括轴承管理、压装管理、统计分析以及后台配置管理,系统采用SSM框架等技术来实现具体的功能。本文从系统开发的关键技术、可行性研究、需求分析、概要设计以及功能的详细设计等方面对系统的实现过程进行了说明。目前轴承选配与出入库管理系统已经在天津车辆段某车间投入实际使用,为车辆检修质量以及车辆行车安全提供了有效的保证。
基于SSM的轴承选配与出入库管理系统的设计与实现
这是一篇关于流水线,信息化,一体化,自动选配的论文, 主要内容为随着我国铁路运输事业的快速发展,铁路运输车辆行驶的速度在不断地提高。在车辆高速、长时间行驶的过程中不可避免地会对车辆中的行车系统轮轴造成一定的磨损,如果不及时对车辆进行检修,就会存在铁路行车安全事故隐患。而轮轴中轮对、轴承的选配与压装是车辆检修过程中的一个重要环节,轮对、轴承的选配与压装务求高精度的测量与计算、科学合理的选配,是车辆安全、高速、可靠运行的重要保证。在对天津车辆段某车间的实际调研中发现,目前轮对、轴承的选配还是采用人工选配的方式,计算量大且工作效率低,易造成资源浪费,由于人工计算错误导致选配出来的轴承的准确性以及合理性难以得到保证;另一方面对轴承出入库、压装过程的数据管理都是传统的纸质化操作,导致数据容易丢失、数据管理滞后。因此对轮轴的选配与压装实现信息化管理对于进一步提高铁路建设信息化水平、保障车辆行车安全有着重要的意义。本文通过对天津车辆段某车间的实际调研,设计和实现了轴承选配与出入库管理系统。针对检修车间内轴承等零件管理、选配困难等问题,创建信息化的轴承等零件的信息管理系统,采取合理而高效的配件管理措施,定制一种高效的流水线作业方式,代替了原来纯人工操作的作业方式,将轴承等零件的测量、管理、选配、轮对压装等工作整合在一起,并通过该系统实现轮轴选配、压装等过程的一体化操作。同时系统仔细分析了原来的轴承选配过程,结合了先进的信息技术,根据选配过程的特点、性质以及规范标准,从选配原理、选配原则的角度设计了针对轴承轴颈选配过程的算法,解决了选配过程中人工计算复杂以及选配结果不合理等问题,实现了轴承轴颈的自动选配。轴承选配与出入库管理系统的具体功能包括轴承管理、压装管理、统计分析以及后台配置管理,系统采用SSM框架等技术来实现具体的功能。本文从系统开发的关键技术、可行性研究、需求分析、概要设计以及功能的详细设计等方面对系统的实现过程进行了说明。目前轴承选配与出入库管理系统已经在天津车辆段某车间投入实际使用,为车辆检修质量以及车辆行车安全提供了有效的保证。
基于混合差分进化算法的复杂零等待流水线调度问题和作业车间调度问题的求解
这是一篇关于差分进化算法,零等待,流水线,序相关,设置时间,释放时间,作业车间的论文, 主要内容为生产调度问题通常具有NP难、大规模、强约束等特性。生产调度有效算法的研究日益受到工业界和学术界的重视。差分进化(Differential Evolution, DE)作为一种简单有效的智能算法,已受到广泛关注并在多个领域得到了成功应用。因此,本论文对三类重要生产调度问题进行基于混合DE的求解算法研究。论文的主要工作归纳如下： (1)针对总体完成时间(the total completion time)指标下的带序相关设置时间和释放时间的零等待流水线调度问题,通过分析问题的结构特性,设计了一种基于快速评价解方法的有效局部搜索,进而与DE的全局搜索有机结合,得到混合DE算法,通过仿真实验和比较验证了算法的有效性。 (2)针对总体加权提前/拖后完成时间(the total weighted earliness/tardiness)指标下的带序相关设置时间和释放时间的零等待流水线调度问题,根据问题模型的结构特性,将(1)中的快速评价解方法拓展运用于该问题,同时采用基子邻域分解策略和"first move"策略的interchange邻域快速搜索来构造局部搜索,进而结合DE的全局搜索机制,提出了一种高效混合DE算法,仿真实验和比较验证了算法的高效性和鲁棒性。 (3)针对最大完成时间(makespan)指标下的作业车间调度问题,利用活动化解码机制来减少搜索空间,同时将已有的离散化DE算法和基于interchange邻域的小却有效的局部搜索有机融合,进而得到一种有效混合离散DE算法,仿真实验验证了混合的必要性和算法的有效性。 由于对广泛存在于流程工业的带序相关设置时间和释放时间的零等待流水线调度问题尚无基于DE的调度算法研究,本论文主要针对该类问题研究如何设计基于混合DE的有效调度算法,同时针对离散混合DE在JSP中的应用研究屈指可数的现状,本论文也对如何将已有的离散化DE算法和自行设计的局部搜索有机融合进行了探讨,故对其研究具有重要的学术和工程价值,并具有一定的创新性。
基于SSM的轴承选配与出入库管理系统的设计与实现
这是一篇关于流水线,信息化,一体化,自动选配的论文, 主要内容为随着我国铁路运输事业的快速发展,铁路运输车辆行驶的速度在不断地提高。在车辆高速、长时间行驶的过程中不可避免地会对车辆中的行车系统轮轴造成一定的磨损,如果不及时对车辆进行检修,就会存在铁路行车安全事故隐患。而轮轴中轮对、轴承的选配与压装是车辆检修过程中的一个重要环节,轮对、轴承的选配与压装务求高精度的测量与计算、科学合理的选配,是车辆安全、高速、可靠运行的重要保证。在对天津车辆段某车间的实际调研中发现,目前轮对、轴承的选配还是采用人工选配的方式,计算量大且工作效率低,易造成资源浪费,由于人工计算错误导致选配出来的轴承的准确性以及合理性难以得到保证;另一方面对轴承出入库、压装过程的数据管理都是传统的纸质化操作,导致数据容易丢失、数据管理滞后。因此对轮轴的选配与压装实现信息化管理对于进一步提高铁路建设信息化水平、保障车辆行车安全有着重要的意义。本文通过对天津车辆段某车间的实际调研,设计和实现了轴承选配与出入库管理系统。针对检修车间内轴承等零件管理、选配困难等问题,创建信息化的轴承等零件的信息管理系统,采取合理而高效的配件管理措施,定制一种高效的流水线作业方式,代替了原来纯人工操作的作业方式,将轴承等零件的测量、管理、选配、轮对压装等工作整合在一起,并通过该系统实现轮轴选配、压装等过程的一体化操作。同时系统仔细分析了原来的轴承选配过程,结合了先进的信息技术,根据选配过程的特点、性质以及规范标准,从选配原理、选配原则的角度设计了针对轴承轴颈选配过程的算法,解决了选配过程中人工计算复杂以及选配结果不合理等问题,实现了轴承轴颈的自动选配。轴承选配与出入库管理系统的具体功能包括轴承管理、压装管理、统计分析以及后台配置管理,系统采用SSM框架等技术来实现具体的功能。本文从系统开发的关键技术、可行性研究、需求分析、概要设计以及功能的详细设计等方面对系统的实现过程进行了说明。目前轴承选配与出入库管理系统已经在天津车辆段某车间投入实际使用,为车辆检修质量以及车辆行车安全提供了有效的保证。
用于高速AXI总线互连的流水仲裁模块研究与验证
这是一篇关于AXI总线,流水线,仲裁,UVM方法学,覆盖率,时钟频率的论文, 主要内容为随着现代集成电路规模越来越大,对片上系统(So C,System on Chip)的研究变得愈发重要。因为So C设计的复杂度不断提升,对其内部IP核之间的通信速度有着更高的要求,AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)总线中的AXI(Advanced Extensible Interface)以其高带宽、高性能、低延时的特点在高速通信中应用广泛。本论文以上述为背景对基于AXI通信过程中信号的时序优化和仲裁进行研究,设计出一个在AXI主端和AXI从端之间参数化配置的流水仲裁系统,并基于UVM(Universal Verification Methodology)验证方法学搭建仿真平台完成验证。本文首先研究AXI协议,分别对读传输与写传输从AXI 5个独立的通道、传输事务的结构及传输方式等展开研究。同时对握手信号的时序优化机制和实现方式进行深入研究,让数据在满足AXI协议的条件下完成打拍传输,并对打拍模块的各种模式展开分析。研究仲裁算法并使之应用于AXI总线,包括对固定优先级和轮询仲裁两种算法的优缺点分析。完成设计AXI流水仲裁系统所必需的理论研究后,通过从模块到顶层的层次化设计,实现对valid和data打拍、对ready打拍、全部信号打拍以及不打拍打4种模式的打拍模块,包含打拍模块并通过仲裁算法实现3个AXI主机同时访问AXI从机时选择传输的读传输通道和写传输通道。此系统支持传输的数据位宽为字节、半字、字、双字,传输类型支持FIXED、ICNCR、WRAP,读写传输严格满足AXI协议相关要求。另外主机发起的读写传输在经过打拍和仲裁之后与双端口SRAM完成交互,对SRAM的读写访问可同时进行。基于UVM验证方法学构建验证平台,设计实现平台功能的各组件和事务,包括激励驱动器、监测器、事务、计分板、代理、接口、覆盖率组件等,采用自底向上的设计策略,以完成激励的产生驱动、待测设计(DUT,design under test)输出正确性检查、覆盖率收集工作。该平台严格遵守UVM规范,具有一定的可重用性。随后采用VCS仿真工具,首先验证打拍模块不同工作模式下数据打拍传输的正确性,之后对AXI流水仲裁系统验证计划列出的功能点进行功能验证,同时利用脚本语言产生随机序列,通过不断的回归测试并与定向序列结合完成覆盖率收集,功能覆盖率与代码覆盖率都达到100%。最后利用Xilinx公司的vivado工具实现FPGA级的综合仿真,以估算系统支持的最大时钟频率。本文设计一个基于AXI总线可添加于主机和从机传输中的子系统,可实现信号的时序优化并可应用于多个主机同时访问,可参数化调用的打拍模块在高频通信中更好地避免采集到数据的亚稳态,经FPGA级综合得到最大时钟频率333MHz,满足本系统工作时钟频率250MHz,适配于大多基于AXI通信的IP的时钟频率。在此基础上建立基于UVM的从事务级到功能级的层次化组件库,验证平台可移植于具由AXI接口的IP验证中,有一定的可复用性。
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