一种基于GABP神经网络的流水线ADC校准算法

1

作者 王巍 王书星 +2 位作者 杨龙 穆春霖 金蔚然 《微电子学与计算机》 2025年第5期123-129,共7页

流水线模数转换器(Pipeline ADC)的精度受到了多种非理想因素的显著影响,主要包括运放有限增益误差、比较器失调电压以及电容失配等。为了解决非理想因素造成的流水线模数转换器性能降低,以及单反向传播神经网络存在校准效率低、校准性... 流水线模数转换器(Pipeline ADC)的精度受到了多种非理想因素的显著影响,主要包括运放有限增益误差、比较器失调电压以及电容失配等。为了解决非理想因素造成的流水线模数转换器性能降低,以及单反向传播神经网络存在校准效率低、校准性能不佳等问题,提出了一种遗传算法优化反向传播神经网络的校准算法。该算法使用反向传播神经网络结合遗传算法的复合结构学习并提取流水线模数转换器数字输出中包含的误差特征,对流水线模数转换器进行校准。使用该算法对一个12 bit 160 MS/s流水线模数转换器进行了校准,仿真结果表明,校准后流水线模数转换器的有效位数由7.01 bit提升到10.97 dB,无动态杂散范围由38.22 dB提升到82.65 dB。 展开更多

关键词 流水线模数转换器 数字校准 神经网络 遗传算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于漏纵波模式的高频宽带低插损滤波器设计

2

作者 王巍 张迎 +4 位作者 王方 滕洪菠 丁辉 郭家成 吴浩 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期1-5,共5页

采用常规的瑞利声表面波设计低插损、大带宽的高频声表滤波器,难以满足设计要求。该文设计了一种基于多层膜结构的漏纵波(LLSAW)的高频宽带低损耗声表面波(SAW)滤波器。确定了激发LLSAW的波导结构,建立器件的二维理论模型;研究了电极各... 采用常规的瑞利声表面波设计低插损、大带宽的高频声表滤波器,难以满足设计要求。该文设计了一种基于多层膜结构的漏纵波(LLSAW)的高频宽带低损耗声表面波(SAW)滤波器。确定了激发LLSAW的波导结构,建立器件的二维理论模型;研究了电极各项参数对杂散的影响,在此基础上对电极参数进行了优化设计。研究发现,将串联谐振器的反射栅对数设置为6时,可有效抑制通带内的杂散。设计了镜像T型及镜像π型LLSAW结构滤波器,并进行性能比较分析。结果表明,镜像T型结构更能抑制杂散响应,设计的镜像T型结构LLSAW滤波器的中心频率为3545 MHz,插入损耗为-1.416 dB,-3 dB带宽为274 MHz,带外抑制大于-30 dB。 展开更多

关键词 漏纵波 电极 反射栅 杂散响应 镜像T型

在线阅读 下载PDF 职称材料

应用于锂电池SOC估计的PCNN_LSTM硬件加速器设计

3

作者 王巍 夏旭 +2 位作者 丁辉 吴浩 郭家成 《微电子学与计算机》 2024年第10期106-116,共11页

为了克服传统的锂电池状态估计效果差、计算效率低和能效低等问题,提出一种应用于锂电池荷电状态(Stateof Charge,SOC)估计的PCNN_LSTM算法与硬件加速器设计。该算法结合了卷积神经网络和长短期记忆神经网络的特点,可以提取输入数据的... 为了克服传统的锂电池状态估计效果差、计算效率低和能效低等问题,提出一种应用于锂电池荷电状态(Stateof Charge,SOC)估计的PCNN_LSTM算法与硬件加速器设计。该算法结合了卷积神经网络和长短期记忆神经网络的特点,可以提取输入数据的空间特征和时间特征,从而实现更准确的估计效果。为了进一步提高计算效率,设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的硬件加速器。该加速器利用FPGA的并行计算和片上存储特性,通过并行流水和模块折叠复用的方式来优化卷积运算和矩阵乘法,采用分段线性拟合和移位的方式实现激活函数模块,以及采用分时复用策略实现element_wise模块。在保证精度的同时,有效减少了硬件资源的消耗,提高了整体性能。实验结果表明,在Zynq UltraScale+MPSoC ZCU102 FPGA上实现了一个输入时钟频率为100 MHz的PCNN-LSTM加速器,其峰值吞吐量为75.84GOP/s,能效比为60.915GOP/W。 展开更多

关键词 锂电池 荷电状态 卷积神经网络 长短期记忆神经网络 FPGA 硬件加速

在线阅读 下载PDF 职称材料

卷积神经网络(CNN)算法的FPGA并行结构设计 被引量：13

4

作者 王巍 周凯利 +3 位作者 王伊昌 王广 杨正琳 袁军 《微电子学与计算机》 北大核心 2019年第4期57-62,66,共7页

本文进行了CNN算法的FPGA并行结构设计.该设计首先利用CNN的并行计算特征以及循环变换方法,实现了可高效进行并行流水线的卷积计算电路,然后利用能够减少存储器访存时间的双缓存技术,在输入输出部分实现了缓存阵列,用于提高电路的计算性... 本文进行了CNN算法的FPGA并行结构设计.该设计首先利用CNN的并行计算特征以及循环变换方法,实现了可高效进行并行流水线的卷积计算电路,然后利用能够减少存储器访存时间的双缓存技术,在输入输出部分实现了缓存阵列,用于提高电路的计算性能(GOPS,每秒十亿次运算数).同时本文还对激活函数进行了优化设计,利用查找表和多项式结合的分段拟合方法设计了激活函数(sigmoid)的硬件电路,以保证近似的激活函数的硬件电路不会使精度下降.实验结果表明:输入时钟为150 MHz时,整体电路在计算性能上由15.87 GOPS提高到了20.62 GOPS,并在MNIST数据集上的识别率达到了98.81%. 展开更多

关键词 卷积神经网络 现场可编程门阵列(FPGA) 并行结构 流水线

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于快速滤波算法的卷积神经网络加速器设计 被引量：6

5

作者 王巍 周凯利 +2 位作者 王伊昌 王广 袁军 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期2578-2584,共7页

为减少卷积神经网络(CNN)的计算量,该文将2维快速滤波算法引入到卷积神经网络,并提出一种在FPGA上实现CNN逐层加速的硬件架构。首先,采用循环变换方法设计行缓存循环控制单元,用于有效地管理不同卷积窗口以及不同层之间的输入特征图数据... 为减少卷积神经网络(CNN)的计算量,该文将2维快速滤波算法引入到卷积神经网络,并提出一种在FPGA上实现CNN逐层加速的硬件架构。首先,采用循环变换方法设计行缓存循环控制单元,用于有效地管理不同卷积窗口以及不同层之间的输入特征图数据,并通过标志信号启动卷积计算加速单元来实现逐层加速;其次,设计了基于4并行快速滤波算法的卷积计算加速单元,该单元采用若干小滤波器组成的复杂度较低的并行滤波结构来实现。利用手写数字集MNIST对所设计的CNN加速器电路进行测试,结果表明:在xilinx kintex7平台上,输入时钟为100 MHz时,电路的计算性能达到了20.49 GOPS,识别率为98.68%。可见通过减少CNN的计算量,能够提高电路的计算性能。 展开更多

关键词 卷积神经网络 快速滤波算法 FPGA 并行结构

在线阅读 下载PDF 职称材料

Ge/Si SACM-APD器件分析 被引量：2

6

作者 王巍 颜琳淑 +5 位作者 王川 杜超雨 王婷 王冠宇 袁军 王振 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期1349-1353,共5页

Ge/Si吸收区-电荷区-倍增区分离（SACM）结构的APD作为一种新型光电探测器已成为硅基APD器件研究的重点。对SACM Ge/Si型APD器件的基本结构及其主要特性参数,包括量子效率、响应度、暗电流等进行了理论分析及仿真验证。实验结果表明：... Ge/Si吸收区-电荷区-倍增区分离（SACM）结构的APD作为一种新型光电探测器已成为硅基APD器件研究的重点。对SACM Ge/Si型APD器件的基本结构及其主要特性参数,包括量子效率、响应度、暗电流等进行了理论分析及仿真验证。实验结果表明：在给定的器件参数条件下,所设计的APD器件的雪崩击穿电压为25.7V,最大内部量子效率为91%,单位增益下响应度峰值为0.55 A/W,在750-1500 nm范围内具有较高响应度,其峰值波长为1050 nm;在高偏压以及高光照强度情况下,倍增区发生空间电荷效应从而导致增益降低。 展开更多

关键词 Ge/Si雪崩二极管 吸收区-电荷区-倍增区分离 器件仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于0.18μm CMOS工艺的高响应度APD 被引量：1

7

作者 王巍 陈丽 +4 位作者 鲍孝圆 陈婷 徐媛媛 王冠宇 唐政维 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期62-66,共5页

设计了一种基于0.18μm CMOS工艺的高响应度雪崩光电二极管(APD)。该APD采用标准0.18μm CMOS工艺,设计了两个P+/N阱型pn节,形成两个雪崩区以产生雪崩倍增电流。雪崩区两侧使用STI(浅沟道隔离)结构形成保护环,有效地抑制了APD的边缘击穿... 设计了一种基于0.18μm CMOS工艺的高响应度雪崩光电二极管(APD)。该APD采用标准0.18μm CMOS工艺,设计了两个P+/N阱型pn节,形成两个雪崩区以产生雪崩倍增电流。雪崩区两侧使用STI(浅沟道隔离)结构形成保护环,有效地抑制了APD的边缘击穿;并且新增加一个深N阱结构,使载流子在扩散到衬底之前被大量吸收,屏蔽了衬底吸收载流子产生的噪声,用以提高器件的响应度。通过理论分析,确定本文所设计的CMOS-APD器件光窗口面积为10μm×10μm,并得到了器件其他的结构和工艺参数。仿真结果表明:APD工作在480 nm波长的光照时,量子效率达到最高90%以上。在加反向偏压-15 V时,雪崩增益为72,此时响应度可达到2.96 A/W,3 d B带宽为4.8 GHz。 展开更多

关键词 CMOS-APD 雪崩增益 响应度 带宽

在线阅读 下载PDF 职称材料

高频低温漂TC-SAW滤波器的设计 被引量：2

8

作者 王巍 滕洪菠 +3 位作者 王方 张迎 袁军 宋小瑛 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期544-548,553,共6页

该文设计了一款温度补偿型声表面波(TC-SAW)滤波器,建立了弹性材料及压电材料温度方程,对滤波器的温度场进行仿真分析。通过在压电材料(128°YX-LiNbO3)上沉积SiO2作为温度补偿层,降低了滤波器的频率温度系数。为了解决在沉积SiO2... 该文设计了一款温度补偿型声表面波(TC-SAW)滤波器,建立了弹性材料及压电材料温度方程,对滤波器的温度场进行仿真分析。通过在压电材料(128°YX-LiNbO3)上沉积SiO2作为温度补偿层,降低了滤波器的频率温度系数。为了解决在沉积SiO2温度补偿层后,谐振器的反谐振频率处出现杂散响应,通过增加电极厚度,降低了谐振器杂散响应对滤波器性能的影响。采用四阶级联提高滤波器的带外抑制。仿真结果表明,设计的TC-SAW滤波器中心频率为2497 MHz,频率温度系数为-9.89×10^(-6)/℃,-30~85℃工作温度范围内的带内最大插损为1.95 dB,带外抑制大于30 dB,-3 dB损耗带宽大于97 MHz。 展开更多

关键词 TC-SAW滤波器 谐振器 频率温度系数 电极厚度 SiO2温度补偿层

在线阅读 下载PDF 职称材料

一个新的超大范围超混沌系统分析与FPGA实现 被引量：4

9

作者 周围 吴周青 《微电子学与计算机》 北大核心 2019年第8期49-53,共5页

超混沌系统与混沌系统相比动力学特性更加复杂,但是目前大多数超混沌系统参数范围较小,提供的密钥空间较小,而且在系统参数发生改变时系统容易跳出混沌状态.针对这个问题,本文提出了一个新的超大范围超混沌系统.该系统在参数c属于[1,10... 超混沌系统与混沌系统相比动力学特性更加复杂,但是目前大多数超混沌系统参数范围较小,提供的密钥空间较小,而且在系统参数发生改变时系统容易跳出混沌状态.针对这个问题,本文提出了一个新的超大范围超混沌系统.该系统在参数c属于[1,10~7]时都表现为超混沌状态.理论分析了新系统的基本动力学行为,包括系统相图、平衡点、Lyapunov指数谱和分岔图.本文进一步用FPGA实现了该混沌系统,给出了系统参数c分别为5、100、1000和10~5时,在示波器上捕捉到的x-z相轨迹图,验证了该超大范围超混沌系统的FPGA可实现性. 展开更多

关键词 超混沌 超大范围 动力学分析 现场可编程门阵列(FPGA)

在线阅读 下载PDF 职称材料

具有快速锁定时间的ADPLL电路设计 被引量：2

10

作者 王巍 张涛洪 +2 位作者 刘斌政 赵汝法 袁军 《微电子学与计算机》 2023年第4期95-100,共6页

快速锁定是全数字锁相环(ADPLL)的关键指标之一.在理想情况下,锁定时间应尽可能短.传统结构ADPLL(TS-ADPLL)通常使用自适应带宽技术或数控振荡器(DCO)调谐字和预设技术来减少锁定时间.然而,自适应带宽技术和预设技术都需要额外的模块,... 快速锁定是全数字锁相环(ADPLL)的关键指标之一.在理想情况下,锁定时间应尽可能短.传统结构ADPLL(TS-ADPLL)通常使用自适应带宽技术或数控振荡器(DCO)调谐字和预设技术来减少锁定时间.然而,自适应带宽技术和预设技术都需要额外的模块,这将增加额外的功耗.为了提升全数字锁相环的锁定速度,本文提出了一种基于高分辨时间数字转换器(TDC)快速锁定的全数字锁相环(ADPLL)电路.其中,TDC电路采用双级触发器和抽头延迟链相结合的结构,不仅提升了电路对信号的容纳程度,还提高了量化误差信号的分辨率以及电路的锁定速度.同时,通过双SR锁存器完成对参考信号超前或滞后的鉴定,可以更好的检测参考信号与输出信号的相位关系,利于系统对输出信号的相位调整及信号的锁定.采用XILINX Artix-7 FPGA器件进行验证仿真.仿真结果表明,该ADPLL的锁定时间可达3.9μs,其锁定范围为4.7 MHz~35.7 MHz.该ADPLL电路具有锁定速度快,锁定范围大等特点. 展开更多

关键词 时间数字转换器 快速锁定 全数字锁相环

在线阅读 下载PDF 职称材料

2.4GHz低噪声放大器的设计

11

作者 杨虹 袁喆 《数字技术与应用》 2016年第12期183-185,共3页

本文用分别用AT-41511 NPN型晶体管和ATF54143 PHEMT晶体管设计了一款低噪声放大器(LNA)。在AT-41511 NPN型晶体管LNA仿真优化后,稳定系数大于1,噪声系数为2.011,增益大于10 dB,S_(12)<-15,S_(11),S_(22)<-10,故电路具有良好的传... 本文用分别用AT-41511 NPN型晶体管和ATF54143 PHEMT晶体管设计了一款低噪声放大器(LNA)。在AT-41511 NPN型晶体管LNA仿真优化后,稳定系数大于1,噪声系数为2.011,增益大于10 dB,S_(12)<-15,S_(11),S_(22)<-10,故电路具有良好的传输性能,采用ATF54143的PHEMT晶体管LNA仿真所得的噪声系数为0.738。 展开更多

关键词 晶体管 低噪声放大器 传输性能 噪声系数

在线阅读 下载PDF 职称材料