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集成电路及应用范文1
关键词：纳米尺度互连线 集总参数模型 电路仿真 CMOS射频集成电路设计
中图分类号：TN402 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0176-02
1 引言
随着半导体技术的发展，纳米尺度的CMOS工艺射频集成电路（RFIC）在工业、科技、医药医疗的应用越来越广泛，且其工作频率已经进入微波、毫米波段，如X波段、Ku波段及60GHz应用等[1]。然而，当电路的工作频率进入到这种高频频段时，电路模型的精度是电路能否成功实现的关键所在。在电路版图设计之后，通常是利用Assura和Calibre等工具来获得互连线的寄生电阻和寄生电容。然而，由于电路的寄生电感比寄生电阻和寄生电容复杂且精度低，很难利用版图验证设计工具得到寄生电感值，因此，需要借助于电磁场仿真软件对传输线进行准确模拟。然而，在电路设计初期通常需要考虑用于互连的微带传输线对电路性能的影响，传统单纯利用电磁场仿真软件进行参数提取的方法无法准确根据设计要求进行参数调整。本文构建了基于物理特性的互连线模型，该模型的寄生参数通过传输线物理特性和电磁场仿真软件得到，易于计算和电路设计分析。同时，该模型的参数和频率无关，易于电路分析，适用于射频集成电路的设计。最后，论文详细论述了将模型用于集成电路设计中的流程。
2 互连线寄生参数仿真模型
射频集成电路设计中使用的互连线结构按照其类别可分为两类：第一类是微带线是以芯片衬底地作为其地平面，第二类是互连线是以某一金属层（通常是第一层金属M1）作为其地平面。对于这两类互连线结构而言，采用衬底地平面作为公共地平面的互连线比采用底层金属M1作为公共地的互连线更加灵活，因为在实际电路设计中受限于电路结构，其底层金属需要作为信号线进行器件之间互连，这种情况下需要采用第一种结构来实现信号互连。然而，使用底层金属M1作地线可以隔离衬底，减少衬底的损耗，因此在集成电路设计中两种传输线结构相互并存。
图1是互连线的模型图，该模型为单π集总参数模型，与常规的电感π模型相似[2]。图1中模型并联部分表示寄生电容和电阻，串联部分表示寄生电感和电阻。在设计窄带宽的电路时，尤其是进行放大器电路设计，关注的是工作频率附近的参数。所以，方框模型可以视为独立于工作频率，即模型在窄带电路设计中依旧可以使用。模型中，电感L2和电阻R2为互连线自身的分布电感和分布电阻，包含了集肤效应和邻近效应对电路的影响，而并联电容和电阻为导线和衬底之间等效电容和等效电阻。
对于该传输线模型，其离散参数的矩阵近似于模拟值和实际测量值。根据等效规则，电路的参数都可由Y参数推导得出[3]。在得到每一模块的参数后，串联电感值，电阻值和并联电容值都可以求出。
根据等效规则，工作频带的S参数应该与模拟和测试值相同。根据对Y矩阵的定义，可以推导出以下公式：
式中，为工作频率，函数real（）和函数imag（）分别代表着复数的实部和虚部。
以上的公式对于大多数传输线是可用的，无论传输线是否对称。在大多数情况下，传输线的Y1，Y3部分在结构上并不对称。但是，当两端口的反射系数的值相同时，将出现对称的特殊情况。此时传输线可化简为相同的部分，且可从电报方程中得出各元件的值。
在以上的分析中，电容，电感和电阻分别是频率的参数，而本模型中各部分数值处理成和频率无关的数值，这将在电路设计中产生误差。由于替换产生的误差可有下面公式得出：
是仿真实际S参数值，是模型的S参数值。
通常，当电路的频率与正常工作频率差异较大时，由于集肤效应和邻近效应，这个误差将会造成更加严重的影响。依照上述的模型，我们利用电磁场仿真软件ADS-Momentum构建了互连传输线，该传输线采用第二类结构，该传输线位于的TSMC 0.18um射频/混合信号工艺的第6层金属上，金属线宽6um，线长115um。工作频率为10GHz，根据公式（2）得到集总参数模型各个参数如下：
为比较模型和实际电磁场仿真数据之间差别，公式（4）中各个数据对应模型的S参数和电磁场仿真软件得到的S参数进行了对比，图2是采用电磁场仿真软件ADS-Momentum和模型部分参数对比，从图中可以看出，电磁场仿真软件的模型和本模型S参数的误差远离工作频率段误差越大，这是由于公式（2）中对频率进行了近似处理，远离工作频率的点采用工作频率来代替，由于这种代替，数据之间误差越大。在其偏离中心频率50%位置处（即15GHz和5GHz），模型和Momentum仿真数据的差异低于5%。在实际电路设计，通常需要电路设计师关注于传输线寄生参数对电路性能影响，此时工作频率点附近模型简易、准确是电路设计重点，而偏离工作频率点的模型误差在窄带电路设计是可以接受的。
3 模型在射频集成电路设计中应用
CMOS射频集成电路设计是利用已有的有源器件和无源器件模型进行电路设计。传统的集成电路设计首先进行电路原理图设计，然后进行电路版图设计，再进行参数提取，在参数提取中主要利用Cadence系统自身已有的仿真工具Assura来实现，在参数提取结束后再进行后仿真。当电路设计不满足要求时，需要重复上述过程，然而，在上述的传统集成电路中，由于参数提取过程的参数为分布参数，难以直接用于电路O计参数调整。同时，传统的参数提取方法只进行了电阻和电容的参数提取，而对寄生电感没有进行提取，这将导致电路设计的预期结果和实测结果出入较大。
为克服传统的射频集成电路设计的上述不足，可以将本论文的参数模型和集成电路设计相互结合。图4是本论文的模型应用于射频集成电路设计中流程图，在原理图和版图设计中依然类似于传统的集成电路设计方法，但版图设计及参数提取时将版图中的互连线单独分离出来，利用电磁场仿真软件ADS-Momentum电磁场仿真，仿真结束后利用模型将其中的各个互连线参数提取出来，由于互连线的宽度、长度和图1中模型的各个参数密切相关，故将互连线得到的各个参数代入到版图后仿真设计中，检测互连线参数是否满足电路设计要求。如果互连线参数满足设计要求，则电路设计完成；否则，根据要求适当调整互连线参数，并判断调整后参数是否满足电路设计要求，如果满足电路设计要求，则依据重新设计的要求进行版图调整，完成电路设计。如果调整后的互连线参数依然不满足电路设计要求，则依据要求进行原理图设计调整，然后依次重复上述过程。如图3所示。
从上述的电路设计流程可以看出，在射频集成电路设计中应用本模型可以及时了解电路中的各个互连线参数，根据电路设计要求调整互连线参数，满足电路设计要求。在整个设计流程中，首先根据互连线提取参数判断是否满足电路设计要求，进而根据设计要求调整互连线参数来满足电路设计要求，这将简化传统电路设计循环，减少电路设计时间，同时通过互连线参数调整将互连线作为电路设计的一部分进行综合考虑，这将有助于提高电路综合性能。
4 结语
本文提出了适用电路后仿真的纳米尺度互连线模型，该模型基于物理意义而构建，模型的各个参数皆为集总参数，各个参数都可以通过电磁场仿真软件而获得并在集成电路设计中进行调整。该集总参数的模型结构简单，易于使用，适合于CMOS射频集成电路设计分析中使用，同时文中给出了该模型应用于射频集成电路设计的流程并分析了其特点，分析表明采用文中模型可以根据电路设计要求进行调整互连线的尺寸，并可将互连线参数作为电路设计的一部分进行综合考虑，有助于提高电路综合性能。
参考文献
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[2]J.Rong， M.Copeland，“The modeling， characterization， and design of monolithic inductors for silicon RFICs”，IEEE Journal of Solid-state Circuits， Vol.32，No.3，pp.357-369，March 1997.
[3]廖承恩.微波技g基础，西安：西安电子科技大学出版社，1994.12.
收稿日期：2016-09-28
集成电路及应用范文2
关键词： 厚膜; 电荷耦合器件; 驱动电路; 集成电路
中图分类号： TN386.5?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）06?0145?04
Design and application of highly?integrated circuit in photoelectric detection
SUN Zhen?ya， LIU Dong?bin
（Changchun Institute of Optics， Fine Mechanics and Physics， Chinese Academy of Sciences， Changchun 130033， China）
Abstract： Because of the large?scale and high?integration development for the space camera， and the limitation of space， the circuit has to be optimized， even some special technologies have to be used to reduce the area of the circuit board. In consideration of the complexity of driver circuit of CCD detector， the driver circuit was integrated in a module by the thick film technology. There are many advantages in thick film technology such as high reliability， flexible design， low cost and short cycle. The integrated area through the thick film technology was reduced to the 1/3 area as the original circuit board before integration. The output signal of the thick film integrated module is perfect for the demand of CCD detector. At the same time， the design provides a certain reference for the large?scale integrated circuit design in the space missions.
Keywords： thick film; CCD; drive circuit; integrated circuit
0 引 言
随着人类对太空的探索，空间相机的发展越来越迅速。在许多空间光电探测的电路系统中多使用CCD （电荷耦合器件，Charge?Couple Device）来进行光电转换。CCD是将入射光在所有光敏单元激发的光信号转换成模拟电信号的光电转换器件。该器件具有小体积、轻重量、低功耗、高精度、长寿命等优点，被广泛应用在空间光电探测、航天遥感观测、载荷对地观测等领域[1?3]。
CCD工作时需要适当的时序驱动信号，并且产生的电信号需要进行后续处理后才能给控制系统识别。CCD产生的电信号是模拟信号需要进行相应的视频处理电路，视频处理电路系统包AFE（，Analog Front End，模拟前端），FPGA和数字信号处理模块。
空间相机的发展越发趋向于大规模化高集成的设计，空间相机中的硬件电路的高度集成化变得越来越让人们关注与研究。目前，关于空间光电探测电路系统的高集成度的技术发展主要体现在厚膜电路和半导体级的ASIC（Application Specific Integrated Circuits，专用集成电路）两个领域。厚膜电路是将电阻、电容、电感、芯片的管芯通过互连的铜线在印制板上制成的，其优势在于性能可靠，设计灵活，投资小，成本低，周期短。ASIC是按照用户的需求，在一个芯片上专门设计具有某些特定功能的集成电路，其性能高（可以比厚膜电路做的更高）、可靠性高。但是由于用户的需求量少，对于用户来说其成本相对较高，且难度高[4?5]。
为实现空间相机电子学的大规模化、高集成的要求，本文将比较通用的一款TDI CCD探测器的时序驱动电路模块设计成厚膜集成电路，并且根据实际PCB版优化厚膜电路设计和性能指标，得到了较好的结果。
1 TDI CCD探测器
该TDI（Time Delayed and integration，时间延迟积分）CCD探测器可以探测到两类光谱区。这两类光谱区分别是彩色B区和全色P区。由于实际情况需要，将该CCD探测器的时钟工作频率设定在20 MHz，行频设置在1 kHz。由于该CCD探测器的光谱区多，所以它的驱动时序也是很复杂的，一共有89个驱动信号，将可以共用的信号合并后仍然有61个驱动信号。由于该探测器实际需求的驱动信号过多，本文中仅以CIxP为例讲述驱动电路的设计以及实验结果。表1中给出了该CCD探测器的CIxP驱动信号的电压幅值范围。该CCD探测器的驱动信号需要FPGA产生相应的时序的驱动信号，并通过相应的时序驱动电路变为所需要的电压幅值范围。
表1 CI和TCK时钟驱动信号
图1中的CIx和TCK的上升沿时间记为tr，典型值50 ns;CIx和TCK的下降沿时间记为tf，典型值50 ns;转移时间记为ttran，典型值3.6 μs，根据实际工作需要改为1 ms;TCKB的信号周期记为TTCKB，根据行频而定;TCKP的信号周期记为TTCKP，根据行频而定;CI2的下降沿到CI1的上升沿的时间差记为t1，典型值0.5 μs;CI1的上升沿到CI3的下降沿的时间差记为t2，典型值0.5 μs;CI3的下降沿到CI2的上升沿的时间差记为t3，典型值0.5 μs;CI2的上升沿到CI4的下降沿的时间差记为t4，典型值0.5 μs;CI5的下降沿到CI3的上升沿的时间差记为t5，典型值0.5 μs;CI3的上升沿到TCK的下降沿的时间差记为t6，典型值0.5 μs;CI1的下降沿到CI4的上升沿的时间差记为t7，典型值0.5 μs;CI1和TCK的高电平时间记为tcla，典型值2.5 μs;CI2、CI3和CI4的低电平时间记为tclb，典型值1.5 μs。
2 驱动电路设计
本文针对该CCD探测器的驱动电路设计分为两个步骤：
（1） 通过现在市面上的芯片选择适合该驱动电路芯片设计而成。
（2） 对通过芯片设计的驱动电路做实验得到与该CCD探测器相需求的时序结果，进行整合通过厚膜技术来实现最终电路。
最终的驱动电路分为左右两个模块（两个模块设计的完全相同）分别针对该CCD探测器左右驱动时序，并且把驱动电路中用到的LDO等电压转换模块通过厚膜技术集成到一个模块[6?7]。
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图1 P和B区的垂直转移时序图
图2给出了驱动模块的管脚示意图，该模块可以产生一般的水平驱动信号（20 MHz）以及大部分的垂直驱动信号，51号脚是针对模块内部的测温度的热敏电阻预留的。图中的左侧的上面两组是输入信号，右侧的上面两组是输出信号。其他的为电源和地信号。
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图2 驱动模块的管脚图
图3给出驱动模块的版图，速度较快的水平驱动信号（20 MHz）均放在版图的最，内部放置的是垂直转移信号。该厚膜模块最后的面积为37 mm×37 mm，约为原来没有厚膜集成的[13]。
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图3 驱动模块的厚膜版图
该模块中集成的大部分芯片是EL7457，EL7457是一款高速度，同相位，四通道的CMOS驱动器。该驱动器可以驱动40 MHz的信号，并且输出电流值可以达到2 A。
以CI1P，CI2P，CI3P，CI4P这4个信号为例，这4个信号的幅值范围是-5～5 V，但是从图2的时序图中可以知道，CI1P的信号大部分的时间内都是低的，而CI2P，CI3P，CI4P的信号大部分的时间内都是高的。所以电路设计时将区别对待，由图4知EL7457的供电电压设置为10 V可以让CIxP的信号幅值达到10 V，通过0.22 μF的电容隔直后，再通过二极管与电阻并联接偏置电压的设计将其拉到正常工作的范围，出来的信号在工作电压范围方面就达到CCD手册的要求。CI1P的偏置电压设置为-5 V，当10 V的方波信号过来后由于二极管的正向钳位作用使得CI1P的最小电压是-5 V，所以得到了-5～5 V的信号，且无信号时为低（-5 V）。CI2P，CI3P，CI4P的的偏置电压设置为5 V，当10 V的方波信号过来后由于二极管的正向钳位作用使得CI2P，CI3P，CI4P的最大电压是5 V，所以得到了-5～5 V的信号，且无信号时为高（5 V）。
OFFSET偏置电压通过电阻分压外接运放负反馈驱动的形式产生的，见图5，采用这种电路结构优势在于可以减少电路中线性稳压器的数量，由于该探测器需求的驱动信号数量多，电压值多，若所有电压值都采用线性稳压器，不但会导致电路板尺寸会大很多，而且更加引入散热的问题。同时偏置电压信号所需要的电流相当的小根本不需要线性稳压器[8?9]。
3 驱动信号的实验结果
针对CIxP的测试，在实验测试中以驱动模块的输入信号（FPGA的输出信号）TCKP_FPGA为基准信号，对CIxP以及其对于的OFFSET偏置电压进行单组测量。
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图4 CIxP原理图
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图5 OFFSET偏置电压原理图
图6中的三组信号分别是：TCKP_FPGA（幅值范围0～3.3 V）、CI1P（与TCKP_FPGA有相同的相位，幅值范围-5～4 V）、以及CI1P信号对应二极管上的嵌位电压OFFSET-5 V。
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图6 CI1P的信号
图7中的三组信号分别是：TCKP_FPGA（幅值范围0～3.3 V）、CI2P（超前于TCKP_FPGA约0.5 μs，幅值范围-4～5 V）、以及CI2P信号对应二极管上的嵌位电压OFFSET+5 V（在TCKP_FPGA的下降沿末端有波动）。
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图7 CI2P的信号
图8中的三组信号分别是：TCKP_FPGA（幅值范围0～3.3 V），CI3P（反向于TCKP_FPGA，且下降沿到TCKP_FPGA的上升沿的时间约延后0.5 μs，幅值范围-4～5 V）、以及CI3P信号对应二极管上的嵌位电压OFFSET+5 V（在TCKP_FPGA的下降沿末端有波动）。
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图8 CI3P的信号
图9中的三组信号分别是：TCKP_FPGA（幅值范围0～3.3 V）、CI4P（反向于TCKP_FPGA，且下降沿到TCKP_FPGA的上升沿的时间约延后1.5 μs，幅值范围-4～5 V）、以及CI3P信号对应二极管上的嵌位电压OFFSET+5 V（在TCKP_FPGA的下降沿末端有波动）。
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图9 CI4P的信号
CIxP的四组信号由于实际电路图中的电容分压导致最终幅值没有达到10 V，但是仍然在CCD的手册要求范围内。OFFSET电压在信号变化较多的点会有串扰导致波动，但是对实际的CIxP影响甚微[10?11]。
4 结 语
通过厚膜技术对驱动电路集成后的面积减少到[13]，虽然该模块需要添加散热，但是面积的减少使得在同样面积的PCB上集成更多的模块，实现更多的CCD阵列。对所有驱动信号用示波器进行测量，均满足要求。本文中仅给出CIxP的信号波形进行事例。实验结果表明驱动电路的厚膜技术可以满足在光电探测中的集成应用。本设计中的驱动电路的厚膜集成也对其他航天任务中大规模电路的集成提供了一定的参考借鉴作用。
参考文献
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集成电路及应用范文3
【关键词】集成运放 非线性 失真分析 电路应用
针对于差分式的集成运放电路，解析了失真的非线性根源。经过全方位改进，优化并且重设了集成运放的线路特性。具体在改进后，防控了偏高的电路谐波。对于线路，非线性解析得到的参数也可用来优化连接，同时减低了输入进来的共模电压。具体优化设计时，增设了定位必备的频段系统用来接收电路的射频增益，阻止产生谐波。改进后的输出信号符合了特定门限及幅度。
一、非线性的电路失真
集成运放性的常用电路包含了输入级、输出级及相应的中间级，同时还含有偏置电路。在整体电路中，输入级还设有内部的差分电路。差分电路可设置为单端或双端这样两类的输入流程。对于偏置电路，可依托双电源或单一电源来供电。在这种状态下，若输入进来的共模信号是较大的，将会转变至非线性的差分电路运转状态。因此，放大器不会再抑制电路内的共模，也干扰了设置好的共模抑制功能。
集成运放性的线路表现为非线性的特性，设置了必备的参数。除了输入电压，判断非线性的详细指标还包含了输出电流、电压及摆动幅度。从晶体管来看，输出级呈现为饱和性的压降，输出的最大电压也经常没能超出线路内的电源电压。在转换电压时，压摆率被设置为必备的指标，这项指标整合了高频信号。若初期设定了偏高压摆率，那么集成运放也将表现为较高的总体电压。与之相反，若设置了过低的压摆率，在某一时段将会呈现为失真的输出信号，这种状态下的非线性表征也更为明显。
针对于正负两类的电源或是单一电源，集成运放供电都配有精确的共模电压。通常来看，相比于电源电压，共模电压会显示为2V的差值。若选取了单一电源用来供电，那么输入电压总体的变更幅度是更小的。由此可见，如果采纳了较低的供电电源，那么不可忽视共模信号的输入。
二、集成运放的具体应用
射频式的前端接收机电路配备了运算放大器，表现为集成性能。然而，运算放大器初期设置了偏高的输出阻抗，这种状态的混频器并没能拥有最优的驱动及负载性能。这样做，即可确保符合了最低的采样信号门限。集成运放设有输出的较低阻抗，但却有着较高比值的输入阻抗。经过这种改进，即可高效传递实时l生的变频信号，负载驱动性能因而变得更强。针对总体线路，若要符合根本的增益设计，那么有必要实时放大变频状态下的接收端基带信号。
2.1总体设计思路
非线性的集成运放线路设有500MHz的带宽及5mV的电压摆动，设定为0.05°精确的相位误差，它代表着差分放大过程中的偏差。电源设有7V或更低的电压。在总体线路内，配备了双集成式的放大器用来运算，可同时输出并且放大双路的信号。相比于反馈电流式的常见放大器，集成运放的新式放大器更适合用于电路的扩频通信，体现为压摆率较高的特性。
2.2具体的实现流程
供电设置了单电源，配备了正交的两路信号。对于差分放大，配备了单端输出及双端输入的流程。集成运放的过程中，合并了极性的双路信号而后用来采样。若识别了跳频信号，电路即可跟进实时性的电压变更。经过改进之后，可控制于30dBc或更低的输出谐波，符合了灵敏度。在各个阶段内，负载阻抗及电压增益都会表现出正比的变动趋势。对于射频前端，配备了控制性的增益放大线路。接收机设有高层次的敏锐性要求，初期较弱的信号经过固定式的集成运放，可以再次被放大。
2.3优化非线性电路
非线性的集成运放电路应当解析它的失真规律。输入某一单频信号，电压变更的速度并不是很快。因此，谐波失真可忽视压摆率的变动。优化重设电路之后，在最大范围内缩减了低频信号附带的电容干扰，因而表现出最佳的电路频谱特性。
集成电路及应用范文4
关键词：微电脑技术；城市路灯；控制系统
引言
近年来，随着我国社会经济技术的快速发展，各地城市建设进程也逐步增快。城市路灯作为一种城市街道照明及城市美化的重要器具，其数量不断增加，电光源质量正不断提高，而这也对城市路灯的控制系统提出了越来越高的要求。合理的城市路灯控制系统不仅能充分发挥城市路灯的照明功能，同时还能有效节约能源资源，最大程度地提高城市路段的社会经济效益。而微电脑技术在城市路灯控制系统中的合理应用可以有效确保路灯控制系统的自动化、智能化和可靠性。文章以下就微电脑技术在我国城市路灯控制系统中的应用进行详细分析探讨。
1 城市路灯微电脑控制技术的概念
城市路灯微电脑控制技术是指在充分考虑城市地理位置、城市街道等级、道路交通量大小、城市区域生活习惯、季节变化、街道两侧绿化等因素的情况下，以本地民用昏影终和民用晨光始作为最佳开启、闭合时刻，利用微电脑机、微电脑控制器等设备、元件来合理控制城市路灯的开启和关闭时间，以实现对城市夜间路灯照明的自动化、智能化控制，实现社会、经济效益双赢的一种路灯控制技术[1]。其中城市路灯的开启和闭合时间选择是该技术的核心内容。
2 微电脑控制技术在城市路灯控制系统中的工作机理
每一座城市的经纬度都不同，同一座城市每一天的太阳日出和日落时间也不一样，天文学把黄昏称为民用昏影终，把清晨称之为民用晨光始[1]。此外不同城市的街道交通量、路侧建筑高度、绿化树木高度及周围居民出行习惯都不一样，这些因素都是应用城市路灯控制技术时需要综合考虑的。
城市微电脑控制技术的工作机理就是把每一个城市的地理位置参数、季节参数、街道交通量情况等输入到微电脑机中，通过调整不同街道的照度系数、开灯提前量等来对民用昏影终到民用晨光始这段时间内不同街道的路灯开启和闭合时间进行自动化控制，以对夜间道路实施人工补充照明。
例如，黄昏时分，自然光逐渐变暗，行人视线能力快速下降，而此时一些城市主干路交通流量大，人们很容易因为视距不足而出现行车危险，在这样的情况下就需要开启城市路灯的高照度模式。而到了清晨，自然光线逐渐增强，且这个时间段街道上的交通流量一般不大，这种情况下就可以选择城市路灯低照度模式或者关闭低照度模式。在黄昏和清晨之间，可以根据城市道路交通量情况等因素合理选择高照度、低照度或者二者综合模式，对城市路段实现有效控制。
3 城市路灯控制系统中应用微电脑控制技术的好处
与传统的人工手动控制和光电控制技术不同，城市路灯微电脑控制技术能够根据城市地理位置、季节变化等自动调节城市路灯的启闭时间，大大提高了城市路灯控制系统的自动化和智能化水平，具有良好的社会经济效益。
微电脑控制技术可以实现城市路灯开启、闭合时间的自动化控制，大大降低了人工手动控制路灯启闭带来的随意性、误差性和安全隐患问题，并且可以根据城市地理气候环境、街道周边交通流量大小、街道两侧树木茂密程度及周围居民出行规律等因素来调节城市路灯的启闭时间，以达到最优的社会、经济效益[2]。
如在一些交通流量大、人流大、树木密集光线较弱的街道，为了确保行车和行人的安全通行，需要较长时间保持高照度照明；反之，在那些车流、人流不大，树木稀少的街道，路灯开启时间可以稍微晚些，关闭时间可以稍微提前，路灯的照度也可以稍微弱些。这样不仅可以确保各街道人、车出行安全，又可以最大程度地节约能源，实现社会经济效益最大化。
4 微电脑路灯控制系统的常见故障及解决措施
4.1 常见故障及原因分析
虽然城市路灯微电脑控制技术可以方便地控制不同道路路灯的开启和闭合时间，实现城市路灯的自动化和智能化控制，但这种路灯控制技术也经常由于微电脑路灯控制器工作性能不稳定而出现“失控”现象，发生成片路灯“不听指挥”而亮灯或灭灯的故障[3]。这类故障的出现不仅会造成能源的大量浪费，还会给行人、车辆安全出行带来隐患，同时还会加大路灯管理维护人员的工作量，造成不好的社会影响。因此，需要重点解决城市路灯微电脑控制技术中的这种“失控”故障。
相关研究发现，导致城市路灯微电脑控制技术发生这类“失控”故障的原因可以归纳为以下几方面：
（1）微电脑路灯控制器的工作环境复杂、恶劣[3]。即微电脑路灯控制器一般直接暴露在室外，常常受到气候、季节变化影响，以及周围电场、磁场的变化干扰，电网波动影响等，在这些复杂、恶劣的外部环境下，微电脑控制器的稳定性逐渐下降，进而容易出现“失控”故障。相对于温度、湿度等气候季节因素来说，电网波动和电磁场的干扰对城市路灯微电脑控制技术的影响更为显著，且不易解决。因为，前者可以通过提高电路元件焊接质量和使用集成电路插座等方式来避免和降低影响，而后者的影响更为复杂，且涉及到的因素比较多。
（2）路灯设备本身的瞬间高频变化和高负荷工作状态容易导致城市路灯微电脑控制器出现故障。这是因为城市路灯大多处于高负荷工作状态，并且频繁的开启、闭合操作带来的瞬态电流、电压的变化极其复杂，经常会伴随高压涌流、反激电压、高频脉冲产生，对微电脑控制器造成极大破坏，如造成城市路灯微电脑控制系统数据大量丢失、程序出现紊乱，甚至直接破坏微电脑控制器设备[3]。
4.2 解决措施
针对城市路灯微电脑控制技术引发的故障，可以通过以下途径加以控制和解决。
（1）采取相关措施，把外界气候环境对微电脑控制器工作性能的影响降到最低，如采用上文提到的提高城市路灯微电脑控制器系统中各种元件的焊接连接质量、使用集成电路插座、加盖遮挡物、建立恒温恒湿工作室等方法加以控制解决。
（2）针对微电脑控制器周围的电网波动和电磁场干扰带来的影响，可以通过加强电网稳定性控制和在微电脑控制器工作区域内设置相关的抗电磁场干扰的屏蔽装置来适当降低其对微电脑控制器的影响。
（3）而对于路灯设备自身工作状态对微电脑控制技术的影响，可以使用两级稳压器来稳定电压；在电源入口接入压敏电阻，来吸收高压涌流；在电源输入端设置滤波器装置；在电路中接入高频、低频旁路电容，以阻止各种杂波串入电网；采用相关监视软件，监控城市路灯微电脑控制系统的“掉电”情况等[3]。
5 结束语
相对于传统的人工手动控制技术和光电控制技术，微电脑控制技术在城市路灯控制系统中的应用是一项重要进步，其很好地实现了城市路灯开启、闭合的自动化和智能化控制，具有良好的社会经济效益。但该技术在实际应用过程中也会受到外界环境、路灯设备等相关因素干扰，严重者会对其工作性能和工作质量造成较大影响，因此，需进一步提高城市路灯微电脑控制技术的工作稳定性。
参考文献
[1]秦荣茂.浅谈城市路灯微电脑控制技术[J].电气工程应用，1995（12）：40-43.
集成电路及应用范文5
关键词：公路工程；强夯技术；应用要点
一、施工前的准备
1、在施工期，要掌握施工图纸的内容，要明白设计的目的，对现场还要进行实地的考察，然后进行定位放线。
2、在进行强夯法施工前，要挖除公路用地范围内的路基表土、种植土、腐殖土、淤泥以及树根，确保清表的厚度不低于30cm。为了处理好湿陷、孔洞问题，便于起重设备的行驶，防止事故的产生，使用推土机进行预压作业。机械设备在进出场时，道路要保持一定的高度、宽度、转弯半径以及路面的强度。若地下水位较高、液化流动的饱和砂质土以及表层为饱和粘性土时，为了确保重型机械在场地能够正常的运行，降低夯锤拔起时的负压，在表面可以铺设一定厚度的砂石垫层。另外，为了避免路基表面产生积水现象，在雨期进行施工时，要做好排水沟的挖好工作。
3、在进行强夯施工前，为了了解土质的具体情况，就需要对地基实施试验，若土层存在不均匀，对钻孔及原位测试要进行测试。根据地形的具体情况，每隔一定的距离取图样进行分析，这样就可以确保最大的干密度、最佳含水量。路基冻融或者下雨导致地表的湿软，进行软土的清除，将其翻挖晾晒，这样就可以提高夯实的质量。
4、在进行施工前，对施工参数要进行正确的选择，提高强夯法的效果。强夯的参数主要包括以下几个内容：有效的强夯深度、夯击次数与遍数、夯点布设及强夯范围以及夯击间歇时间等。
5、在施工过程中，为了防止现场范围内的地下构筑物和各种地下管线被破坏，首先要检查其位置、标高等，并且要采取一定的方法。强夯要距地下障碍物的水平保持一定的距离。为了避免扰民的问题，最好选择在白天进行施工，将午休和晚间休息时间错开。
二、路基强夯技术的施工要点
1、施工方法
（1）运用履带吊车开展强夯施工，配置支架、圆台形铸钢锤及自动脱钩器的呢过强夯机组，与设计要求相结合，对处理区有序对夯点、夯击遍数及每点基数等夯击工作进行操作。在每台夯击机组内对1名吊车司机进行配备，并配备3～4名起重工人，主要负责强夯施工作业。其次，还需要对1台水平仪、1名测量记录员进行设置。在开展夯击施工中，需要对每个夯点的每夯击沉量进行有效观测，使最后两击的平均夯沉量得到严格控制，从而与相关要求相符。如实将观测内容记录至布置图和强夯施工记录纸上。
（2）夯击施工作业
运用夯击法对强夯点进行夯击施工，在完成打设夯点之后，应运用推土机对夯坑实施回填，并进行场地平整处理，最后开展1～2遍满夯操作即可。
（3）强夯施工方法
施工场地的清理和平整，将每一遍夯点的位置标出，并对场地的实际标高进行准确测量，在强夯机就位以后，应将夯锤和夯点位置保持在对称效果，将夯前锤顶高度进行准确测量。起吊夯锤至预定高度位置，在夯锤脱钩完成自由下落之后，即可将吊钩放下，将锤顶标高准确测量出来，若由于坑底倾斜导致斜锤出现歪斜问题时，应用土对坑底进行找平，通过对上述步骤的重复操作，并结合要求的夯击次数及控制标高，使一个夯点的夯击作业得到顺利完成。运用该方法能够将全部夯点的夯击工作进行依次完成，由推土机完成夯坑填平工作，并将场地的高程进行准确测量。在要求的间隔时间内，应按照上述要求，将全部夯击施工工序顺利完成。最后调整至低能量开展满夯施工，有效夯实场地表层松土，并将夯后场地的高程进行准确测量出即可。
2、施工技术要点
（1）与现场试夯的效果相结合，使强夯施工技术中的各项参数得到有效确定。同时还需要对强夯范围内地下建筑物和各种地下管线的标高和位置进行和准确查明，并运用有效地防护方法，避免由于强夯施工造成损坏的现象产生。
（2）起重机行走和夯击过程中，“顺向走车，横向夯击、上坡锤前、下坡锤后”是夯锤和其中设备之间最为有利的位置。其中，“顺向走车”就是在设备吊锤在运行过程中，始终处于行走路线的中心线位置上。“横向夯锤”则是在夯击施工过程中，其中壁轴线垂直于履带板中心。“上坡锤前”主要是在设备行走的过程中，其中设备的夯锤始终处于行走方向的前端位置。“下坡锤后”就是在起重设备下坡行走的过程中，夯锤位于方向盘的后方位置。
（3）夯击施工中，强夯参数的确定需要结合试验和设计要求，将落锤保持在平稳状，且要求夯位准确，及时清除夯击坑内积存的多余水分。若坑底的含水量过大，则需要采用砂石进行铺设施工，并对其进行夯击和处理作业。在完成每一遍夯击施工之后，都应在夯击坑内运用新土或周围土实施回填，完成施工后即可对下一遍夯击处理进行作业。
3、强夯施工质量的控制
（1）在夯击施工之前，应运用钢尺准确检查夯锤重和落距，确保单击夯击能量满足设计要求，将每个夯点的夯击数作为强夯施工的控制标准，将每点夯击数的最后两击下沉量保持在5cm以下作为标准。
（2）强夯施工中时常会有夯点放线错误的问题出现。所以，在每次夯击施工之前，都需要复核夯点的放线施工，完成夯击施工之后，即可对夯坑的实际位置进行有效检查，只有这样才能在出现漏夯或偏差时，即可开展及时纠正处理。
（3）由于加固施工有较高的质量要求存在，因此应对放线进度及落锤位置进行严格控制。在主夯和副夯前，运用碎石开展厚度为40cm的垫层铺设，对夯击能的均匀传递产生有利作用。
（4）在实际施工过程中，应对每个夯击点的沉降量进行检测，水平仪是必不可少的操作设备。当水平仪接近夯击点时，需要准确确定出夯击对水平仪造成的影响，通过全站仪开展对比观测工作，通过分析结果，若水平仪和夯击点有15～20m存在时，夯击震动会产生较小影响，符合观测进度的实际要求。
（5）施工排水工作的关注，特别是在雨季状况下进行作业时，必须要求夯坑和夯击场地内存在的积水得到及时排出。
三、施工质量的检验
1、等到强夯施工完成后，需要间隔一段时间，才能够检验地基的质量。就低饱和度的粉土和黏性土而言，其地基可取3―4周。
2、通过对土性应该选择原位测试和室内土质的试验，确定质量的检验。另外，重要工程项目要进行检验项目的增加，还可以通过现场大型载荷试验进行质量的检验。
3、通过对场地复杂程度和建筑的重要性，来确定质量检验的数量。就简单场地上的建筑物而言，每个建筑物地基的检验点应该不低于3处。另外，复杂场地或者重要建筑物地基要通过增加的措施，来加强质量的检验，检验的深度应该高于设计处理的深度。
结束语：
综上所述，强夯技术在我国公路路基施工中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。在施工过程中应通过不断探索和总结，有效确定强夯技术参数，选择合适的路基强夯技术的工具，提高公路的安全系数，从而提高整个公路的质量。
参考文献：
[1]刘可.强夯法在市政道路施工中的运用[J].中国新技术新产品，2011（19）.
集成电路及应用范文6
1 海拉瓦技术的构成
海拉瓦全数字化摄影系统是目前世界上一种先进的地理测量技术，它借助卫星、飞机、GPS（全球定位系统）等高科技手段，将各种影像资料生成正射影像图、数字地面模型和具有立体图效果的三维景观图，以标准格式输出图像和数字信息，使输电线路设计人员在计算机旁便可进行电力线路初步设计，可以有效的避开不良地质条件、避开新建房屋、避开隧道、保护文物。与传统设计方式需要实地勘测、选择线路走向、确定塔基位置相比，不仅有效地优化路径、缩短线路长度、减少房屋拆迁、减少设计人员工作量、提高效率，还大幅度节省工程总体投资。
海拉瓦技术包括电子化移交技术、信息化技术、三维可视化技术及全数字摄影测量技术，其通过对信息化技术、三维可视化、航测摇感技术的应用，来对基础的工程信息和地理信息进行综合的处理，从而为输变电工程的施工过程管理提供服务，实现电网建设的电子移交、信息化管理、可视化设计的多平台集合。
1.1 电子化移交技术。电网输电线路工程中，采用光盘、纸质形式来将设计竣工图纸等方面的资料移交至业主或档案室。电子化移交技术的应用，严格参照智能电网的统一标准，是各个阶段信息实现互通的关键性专项通道。该技术依据固定流程，来实现运行阶段各种信息、数据的深度利用与快速移交。
1.2 信息化技术。信息化技术是信息处理与管理过程中所采用的一项综合性技术，主要应用于通信技术和计算机科学的设计、开发、安装及软件系统的实施。信息化技术是现代输电线路工程中的支撑技术，是各项工作和技术开展的重要依据。正是有了信息化技术的参与，才使得海拉瓦技术在输电线路工程中的应用优化成为可能。
1.3 三维可视化技术。三维可视化技术与信息化技术共同作用，通过对图像处理技术和计算机图形学的利用，来通过适当算法，将计算机中所储备的诸多信息，以一个至关的结果输送给用户，并进行交互的处理。该技术的应用，实现了文字描述、图形描述、三维数据图像展示的过渡，通过对三维可视化技术的应用，使得管理工作和读图设计的直观性得到很大程度的提升。
1.4 全数字摄影测量技术。该技术在相关信息和海量数据的支持下，通过对地理信息系统技术、遥感技术和航空摄影技术的利用，以数字化的形式，对三维地表模型做出了真实、全面的表达。该技术在输电线路工程中的应用，通常是在数字摄影测量系统基础上的进一步延伸，从而为输电线路工程优化提供更好的辅助功能。
在输电线路施工管理中建立数字沙盘系统，其应用目标是伴随施工进程，逐步构建一个数字化的三维可视化施工管理平台，渐进地、持续地为工程建设、施工服务，促进工程建设施工管理水平和效率的提升，为工程施工提供直观、实际、有效的辅助工具，实现管理创新和技术创新。
数字沙盘系统的建设重点是建立一个合理的工作平台，形成一个良好的工作流程，实现在电网工程建设过程中逐步加载设计和施工各阶段的数据，有效地将设计阶段的数字化成果传递到竣工阶段，最终实现施工管理数字化。
2 海拉瓦技术在输电线路工程中应用的主要产品类型
2.1 立体影像。通过特殊眼镜，可将立体的海拉瓦屏幕效果呈现出来。立体影像模型依据需求，来进行适当的放大，从而将地形、地面做出充分的显示，且实现了三维坐标及其他数据量的迅速、实时获取，从而保证了塔基地形、风偏实测、电力线交叉跨越落实的精确性。
2.2 数字地面模型。数字化地面模型作为重要的数据资源，是实现线路地形信息数字化的关键手段，可以直观的看到路径附近的塔基地形图、平断面图等为依据，来对特定区域下的土石方量进行计算。
2.3 正射影像路径图。正摄影像路径图是设计人员在立体影像上选出的路径最短，跨越较少的线路，通过叠加把路径线显示到正射影像上面的一种图形。它可以方便勘测人员在野外工作时迅速直观的找到塔位。
3 海拉瓦技术在输电线路工程中的应用分析
3.1 在输电线路工程招标线路调查中的应用。这一阶段是通过对三维影像展示平台的利用，来实现输电线路数据二、三维的真彩色表现。三维影像展示平台在此阶段的应用功能主要体现在：支持海量数据的全线调度，能够实现对二、三维场景的全线浏览和漫游，从而对现场标段的真实环境有一个准确的了解；能够对任意兴趣位置做出快速的定位；实现了对任意场景内点高程的提取；实现了对任意标段内杆塔间平段面图的观看；能够提供沿线的交叉跨越信息、各级交通道路、各标段气象、各种现场注记、各级行政区划信息、地质情况及其他标段信息概况；能够提供与基杆塔坐标相对应的设计信息；能够对现场调查信息进行输入与输出，从而为标书的制作与使用提供了便利。将该阶段应用成果作用于输电线路指标线路调查中，可获取更为准确、直观的投标书，相比于传统形式的线路实物踏勘有显著优势，收到投标单位的普遍认可。
3.2 在输电线路工程基础施工与现场布置中的应用。三维可是平台是这一阶段应用的基础，在实现数据精细化的同时，完成了相应实用功能的开发。海拉瓦工作站中于每基铁塔附近生成了分辨率更高的三维模型和影像，使塔基周围的场景更加真实清晰，量测更加精确。这样就为基础施工的开展提供了各种计算和量测功能，提供了桩位的经纬坐标、平面坐标值，为线路复测提供了便利。在场景中对于每基塔基础形式的相应表现均配有文字化得详细说明，提供了现场布置的专题模块和各种场景绘制图形，提供了基降位移模拟等功能，提供了对杆塔明细、基础形式等信息作出迅速统计的工具。遵循一定原则，将海拉瓦技术的相应功能同三维场景有效结合，便可为施工单位对于项目部、施工队、搅拌厂等的选址提供依据。同时，应注意此阶段为数字化档案录入的初始借口，现场基础开挖前后的资料均可视作历史档案进行系统存储。
3.3 在输电线路组塔施工中的应用。这一阶段的应用指的是应用海拉瓦技术来对实地情况作出综合性的分析，从而帮助组塔施工方案的选择与指定，从而使所指定的方案更具针对性。并通过对地形信息的精细、动态模拟，来对铁塔组立的过程作出系统演示，以空间信息为依据，来实现对全方位质量安全管理功能的提供。海拉瓦技术在该阶段的应用中，可在场景中任意提取线的断面，并就其精度参数进行提供，便可在一定程度上便利索道架设方案的实际设计。此外，在组塔施工阶段，还应进行线路数字化档案的继续完善，并结合施工单位的具体需求，来提供为组塔施工提供其他服务的更多内容。
3.4 在架线及其附件安装中的应用。架线环节同区段内的场地条件、地形条件、空间位置等具有非常大的关系，而通过对海拉瓦技术的应用，则能够将线路通道内三维场景的模拟功能作出更为明显的体现。海拉瓦技术在该阶段的应用过程当中，均紧紧围绕施工单位需求来进行，在进行各种设计资料数字化提供的同时，亦承担着工程现场的软件配备和数据生产工作。且该阶段的应用成果能够服务于工程施工的组织与管理，并对过程档案作出合理补充。
4 结语
通过上述内容的阐述，了解到海拉瓦技术能够支撑输电线路工程的数字化勘测、可视化设计、电子化移交、标准化信息、动态化运行和网络化应用，可提升输电线路工程建设与管理工作的标准化和信息水平，推广价值十分广泛。
参考文献：
[1]郑团结，基于海拉瓦技术的输电线路优化设计与应用研究[J].水电能源科学，2008（26）.
[2]万里禄，超高压输电线路施工中海拉瓦技术的应用[J].中国新技术新产品，2009（22）.
[3]袁兆祥，海拉瓦技术及其在电网建设全过程的深化应用[J].能源技术经济，2010（12）.
[4]薛茂生，阐述输电线路工程的施工技术及管理[J].中国科技博览，2010（34）.
