摘要：随着基于模块化的电路设计变得越来越复杂,未初始化的时序单元、设计中的黑盒、时钟域交叉以及模数转换器的错误行为等原因会导致电路中出现未知的逻辑值(X),降低电路测试集的测试覆盖率.为了快速确定电路中X值输入对测试覆盖率的影响,提出了一种基于机器学习的方法来预测X值输入的灵敏度.首先通过拓扑算法计算电路的各项基础结构参数;然后对电路进行区域划分,提取特定的电路特征参数作为原始数据集;最后利用随机森林模型对所有电路中得到的数据集进行训练和预测.实验选择ISCAS’89和ITC’99中的部分电路作为数据集来源,与现有的预测方法相比,该方法总体预测准确率达到90.27%,提高了14.69%,大型电路预测准确率达到93.32%,提高了19.49%.实验结果表明,该方法具有更高的准确率和更好的泛化能力.

摘要：提出一种基于比例—积分和相位超前校正的闭环控制器设计,并验证电路在全温状态下的稳定性。分析闭环控制器的工作原理和电路的设计方案,并对闭环控制器的电路进行了仿真,得到了比较理想的结果。证明了在驱动回路和检测回路较小频率差的前提下,可通过控制系统的优化达到拓展带宽的目的。在不同温度状态下检测电路的性能,实验结果显示温度不会影响控制器的稳定性,但会影响控制器的带宽。

摘要：硅微机械陀螺结构的驱动和检测模态谐振频率差(Δf)是决定其结构机械灵敏度的主要因素,当Δf≈0时,陀螺结构处于频率调谐状态,此时陀螺的机械灵敏度达到最大峰值且噪声和分辨率等指标可得到有效提高。提出了一种基于正交信号和驱动位移相位差的鉴相控制方法,以判断陀螺结构是否处于频率调谐状态,并通过调节检测模态刚度达到频率调谐目的。首先,介绍了陀螺结构检测模态谐振频率调节的原理,并结合结构参数量化分析了频率调节范围。其次,分析了鉴相控制方法,并在其基础上设计了频率调谐控制系统,建立了整机系统模型,并对其进行了稳定性分析。最后,结合整机模型进行了仿真,采用所提出的方法可实现(Δf)的快速、稳定、自主调节,系统的标度因数指标调谐前后分别为13.1 m V/(°/s)和220.6 m V/(°/s),大大提高了结构的机械灵敏度,验证了设计方案。

摘要：微机电系统(MEMS)动态应力的瞬态特性决定了传统的应力测试系统无法直接满足它的测试需要。介绍了一种依据高频调制原理设计实现的基于拉曼光谱仪的MEMS动态应力测试系统,该测试系统是一个典型的光—机—电集成的MEMS测试系统。利用此测试系统对硅微谐振器支撑梁根部的单点进行了动态应力测试,测试结果与理论分析相吻合。实验表明,此测试系统具有高精度、非接触式、无损伤等特点,能很好地满足MEMS动态应力测试的需求。

摘要：如何简单、快速且低成本制备穿通导线一直是基于玻璃通孔的微机械传感器晶圆级真空封装的技术难点。根据电化学反应理论,设计了一种有掩膜电镀的穿通导线制备方法。采用纳秒激光烧灼得到玻璃通孔,利用掩膜增大电镀时通孔周围的电流密度,实现了任意尺寸玻璃通孔的快速金属填充。实验分析确定300?m厚的玻璃最优通孔直径为100?m,通孔间的电阻均约为0.347?,最大误差为2.59%。通过沿通孔划片得到的扫描电子显微镜下图像可以看出,金属填充致密均匀,形貌良好。

摘要：阻抗调谐匹配是设计和优化微波毫米波收发电路不可或缺的关键技术之一。为解决有源负载牵引稳定度差、调谐速度慢的问题,提出了一种利用基于贝叶斯推理的行为级模型进行阻抗调谐的算法。该技术可有效减少负载阻抗合成过程所需的迭代次数,提高阻抗合成精度,从而有效提升有源负载牵引技术的实用性和稳定性。为验证该算法的有效性,搭建了有源实时负载牵引测试系统,对氮化镓晶体管在5 GHz频段进行了负载牵引测试,实验结果证明,该方法具有良好精度,且与传统数值技术相比迭代次数减少了约30%,为射频前端电路的快速设计和优化提供了新思路。

摘要：在集成电路的设计和测试过程中,黑盒模块,未初始化的时序单元,时钟域交叉和A/D转换器的错误行为等情况常常会导致电路中未知值X的出现.电路中X值的传播会严重影响故障的激活和敏化,降低测试覆盖率.针对电路多个输入为X值的情况,本文提出了一种的基于极端随机树算法的测试覆盖率损失的预测方法.通过对电路进行仿真分析,区域划分,提取结构特征等步骤提取出数据集,训练出高准确率高稳定性的预测模型,达到快速分析多点X值输入下电路测试覆盖率损失的目的.实验结果表明,本文模型的平均预测准确率达到了94.47%,相比于同类方法增加21.71%.单个电路的预测结果最低为89.03%,最高为99.99%,表明了本文预测模型具有很好的稳定性.

摘要：铌酸锂晶体具有较强的热释电效应,由铌酸锂制作的红外传感器敏感头受到科研人员的广泛关注。将晶片与硅衬底在200°C和压力100N的条件下键合,利用自行设计的磨具将铌酸锂减薄到40微米,磨料由水与刚玉以1∶1的比例制成。本文讨论了铌酸锂键合的过程,减薄的过程及厚度测试,通过拉曼光谱分析残余应力,通过原子力显微镜测试样品表面粗糙度。研究结果表明,通过自行设计的磨具研磨的晶片厚度最大差值7微米,较为均匀;研磨后晶片表面粗糙度为118纳米,较为粗糙;键合后存在一定的残余应力。制作好的铌酸锂晶片符合制作红外传感器敏感头的要求。

摘要：采用无线电能传输技术供能的微型仿尺蠖式机器人在肠道疾病微创诊疗方面具有重要的应用价值,其机载供能线圈由圆环形磁芯和缠绕于磁芯上的圆环形绕组构成.本文提出一种机载供能线圈快速设计优化方法.首先,通过对绕组中各匝绕线进行几何建模,测定磁芯磁导率分布,分析金属零件涡流效应对供能线圈参数影响,建立了供能线圈的集成环境模型.然后,结合电磁理论,计算了供能线圈在集成环境中的互感和等效串联电阻.最后,以最大化供能线圈输出功率为目标,在温升安全性要求和机器人内部空间约束下,对绕组的轴向位置、层数、匝数和线径进行优化,获得了各设计参数选取的一般性结论.采用优化设计参数的绕组尺寸仅为(12.0~12.4)mm×9.9 mm,当其位于磁芯轴向中心位置时,输出功率高达1478.3mW.

摘要：针对环形振动陀螺结构对称、模态特性参数相同与抗干扰特性好的特点,提出了一种新型的电容式环形微机电振动陀螺。设计了S形弹性支撑梁形式的硅基环形振动陀螺敏感结构,并仿真分析了陀螺的工作模态与幅频响应特性。根据环形振动陀螺的动力学特性,研究了陀螺的机电接口形式与硅基电极的设置方法,建立了硅基电极的电学参数模型与陀螺的角速度敏感模型。基于深离子刻蚀技术设计了简单可行的传感器制备流程,并成功制备了陀螺的敏感结构。实验测试结果显示,该环形微机电振动陀螺驱动与检测模态的谐振频率分别为9 028.86Hz与9 036.15Hz,品质因数分别为25 051与25 026,标度因数为0.589 7mV/((°)·s^(-1))。实验结果验证了陀螺设计与研究方法的正确性,为高性能硅基微机电陀螺的研制提供了一种可行的方案。