### 多功能低功耗精密单端转差分转换器详解 #### 一、概述 在许多现代电子系统中，为了提高信号质量和抗干扰能力，通常需要将单端信号转换成差分信号。本文旨在详细介绍一种多功能低功耗精密单端转差分转换器的设计方法及其应用场景。 #### 二、单端转差分转换器的重要性 单端信号是指相对于公共参考点（通常是地）的信号，而差分信号则是指两个信号之间的差值。差分信号的优势在于： - **抑制共模噪声**：通过使用较大的信号幅度，差分信号能够更好地抑制共模噪声。 - **提高信噪比**：相比单端信号，差分信号可以显著降低二次谐波失真，从而实现更高的信噪比。 - **适用于多种应用场景**：例如驱动现代模数转换器(ADC)、通过双绞线电缆传输信号以及调理高保真音频信号等。 #### 三、基本单端转差分转换器设计 图1展示了一种简单的单端转差分转换器设计，该设计基于AD8476精密低功耗完全差分放大器。AD8476内部集成了精密电阻，简化了电路设计。其主要特点包括： - **差分增益为1**：这意味着输出信号直接反映了输入信号的变化。 - **输出共模电压控制**：通过VOCM引脚上的电压设置输出共模电压。若未接入外部电压，则输出共模电压将由内部1MΩ电阻分压器决定。 - **噪声滤波**：电容C1用于滤除1MΩ电阻引入的噪声，进一步提高信号质量。 - **增益误差**：由于AD8476内部激光调整增益设置电阻，电路的增益误差最大值仅为0.04%。 #### 四、高性能单端转差分转换器设计 对于需要更高性能的应用场景，图2展示了更复杂的单端转差分转换器设计。该设计通过将OP1177精密运算放大器与AD8476级联，并将AD8476的正输出电压反馈至运算放大器的反相输入端来实现。这种方式的优点包括： - **提高输入阻抗**：最大输入偏置电流为2nA，有利于提高输入信号的质量。 - **减小失调电压**：最大失调(RTI)为60µV，最大失调漂移为0.7µV/°C，有助于提高整体精度。 - **反馈环路优化**：大开环增益能够减少AD8476的误差，包括噪声、失真、失调和失调偏移。 #### 五、改进型单端转差分转换器设计 为进一步提高灵活性和性能，图3展示了具有电阻可编程增益的改进型单端转差分转换器设计。这种设计的关键在于： - **增益可调**：通过外部电阻RF和RG，可以调节电路的单端转差分增益。 - **稳定性考虑**：为确保系统的稳定性，必须注意差分放大器和运算放大器的带宽匹配。具体来说，差分放大器的带宽应高于运算放大器的单位增益频率。 - **带宽限制**：如果运算放大器的单位增益频率远大于差分放大器的带宽，则可以通过在反馈路径中加入带宽限制电容CF来改善稳定性。 #### 六、实验结果分析 图4展示了图2中电路在以地为基准的10Hz、1Vp-p正弦波驱动下的输入和输出信号示波图。这些结果证实了设计的有效性和稳定性。 #### 七、结论 多功能低功耗精密单端转差分转换器是一种重要的信号处理组件，在工业控制、通信和音频等领域有着广泛的应用前景。通过合理选择器件和技术方案，可以有效提升信号处理系统的性能和可靠性。未来的研究还可以探索更多创新的技术手段，以满足不断发展的应用需求。

"FDTD复现技术：法诺共振、等离子激元、MIM介质超表面折射率传感器及MIM波导的时域有限差分法模拟研究与实践",FDTD复现:用时域有限差分法FDTD去复现的几篇lunwen lunwen关于法诺共振、等离子激元、MIM介质超表面折射率传感器、MIM波导 附送FDTD学习知识库 ,FDTD复现; 法诺共振; 等离子激元; MIM介质超表面折射率传感器; MIM波导; FDTD学习知识库,FDTD复现：多篇论文研究法诺共振与等离子激元等物理现象 时域有限差分法（FDTD）是一种数值计算技术，被广泛应用于电磁波在时空中传播的模拟。FDTD方法的原理是通过在离散的时间和空间网格上应用差分方程来模拟电场和磁场的变化。这种方法能够精确模拟各种电磁现象，包括但不限于反射、折射、衍射等。 在本研究中，FDTD复现技术被用来探索法诺共振、等离子激元、以及金属-绝缘体-金属（MIM）介质超表面折射率传感器和MIM波导。法诺共振是指特定频率下的光波在介质中产生共振吸收的现象，这一现象在设计光学滤波器和传感器等领域有着重要的应用价值。等离子激元是指金属表面的自由电子与入射光子相互作用产生的表面等离子体，它能够在纳米尺度上操纵光波，为纳米光子学的发展提供了新的可能。 MIM结构是一种特殊的光学结构，由两层金属和夹在中间的一层绝缘体组成。这种结构能够在亚波长尺度上操纵光的传播，使得其在制作微型光学设备、如传感器和波导等方面具有独特优势。MIM介质超表面折射率传感器便是利用MIM结构的光学特性来测量介质的折射率变化，具有高灵敏度和快速响应的特点。 MIM波导则是一种利用金属-绝缘体-金属结构导引光波的波导，它在集成光路、光学通信和传感等领域有着潜在应用。波导中的光波传输可以通过改变波导的尺寸和材料来控制，实现光信号的放大、转换和调制等功能。 FDTD复现技术的实践不仅加深了对法诺共振和等离子激元等物理现象的理解，也为开发新型光学设备提供了强有力的理论支持和设计工具。通过FDTD模拟，研究者可以在计算机上对光学器件进行预设计和优化，从而减少实验成本，加速研发进程。 此外，附送的FDTD学习知识库为学习者提供了一个系统化的学习路径，帮助他们更好地掌握FDTD方法，以便于在未来的科研和工程实践中应用这一技术。 整体而言，FDTD复现技术在现代光学和光子学领域的研究和应用中扮演着举足轻重的角色。通过复现研究，我们可以更深入地理解光学现象的本质，开发出性能更为优越的光子学器件，并推动相关科技的快速发展。

设计了一种基于SMIC0.18μm射频1P6MCMOSCraft.io的高性能全差分环形压控振荡器（ring-VCO），采用双环连接方式，并利用分立正反馈来提高性能。在1.8V电源电压下对电路进行仿真，结果表明：1）中心频率为500MHz的环形VCO频率调谐范围为341〜658MHz，增益误差Kvco为-278.8MHz / V，谐振在500MHz下VCO的幅度噪声为-104dBc / Hz @ 1MHz，功率为22mW; 2）中心频率为2.5GHz的环形VCO频率调谐范围为2.27〜2.79GHz，增益灵敏度Kvco为-514.6MHz / V，谐振在2.5GHz下VCO的振幅噪声为-98dBc / Hz @ 1MHz，功耗为32mW。该VCO适用于低压电路，高精度锁相环等。

基于FPGA的运动目标检测跟踪系统：从顶层设计到模块实现的全流程实践（进阶版结合XY轴舵机控制）,基于FPGA的运动目标检测跟踪系统项目 ，FPGA项目，FPGA图像处理 FPGA项目 采用帧间差分法作为核心算法，该项目涉及图像采集，颜色空间转，帧间差分核心算法，腐蚀等形态学处理，目标定位，目标标识，图像显示等模块。 通过该项目可以学习到以下两方面内容 1.FPGA顶层架构设计、各功能模块详细设计、模块间接口设计； 2.各模块的RTL编写与仿真，在线逻辑分析，程序调试等。 本项目提供完整项目源程序，仿真程序，在线逻辑分析，以及讲解等 ***另有结合XY两轴舵机控制的进阶版本，详细信息欢迎咨询*** 涉及整个项目流程的完整实现，适合于FPGA学习者，对于提高FPGA设计能力有很大的帮助。 非诚勿扰 主页还有更多有关FPGA图像处理算法实现的项目，欢迎咨询。 其中包括： 1.颜色空间转 2.快速中值滤波算法 3.sobel边缘检测算法 4.OTSU（最大类间方差）算法 5.卡尔曼滤波算法 6.局部自适应分割算法 7.目标检测与跟踪算法 8.图像增强去雾算法 #FPGA #图像处理 #

"简易差分放大器性能测试装置（B题）" 本资源摘要信息对于简易差分放大器性能测试装置（B题）的设计和制作进行了详细的介绍。该装置主要用于测试差分放大器的性能，包括差模电压放大倍数和共模电压放大倍数的测量、幅频特性测量和差模传输特性测量等。 一、任务 设计并制作一台自动测量场效应晶体管差分放大器性能的简易测试装置。被测差分放大器电路如图 1 所示，自行搭建。 图 1 差分放大器电路 二、要求 1. 基本要求 （1）按图 1 中参数搭建差分放大器电路，并调试使之正常工作。其中晶体管采用 N 沟道小功率场效应晶体管，型号任选不限。（10 分） （2）该装置自行产生测试信号 ui 加在放大器输入端，能够采集放大器输出端的信号 uo，并能够显示信号波形。测试时应用示波器同时监测 4 个输入输出端点 ui+、ui-、uo+、uo-的信号。要求： * 输入差模 uid 类型：DC：0~500mV，10mV 步进；AC：幅度（有效值）：0~200mV，10mV 步进，频率：100Hz~300kHz，100Hz 步进。uid 类型、幅度大小和频率可用键盘设置。 * 输入共模 uic 类型：AC：幅度（有效值）：2V，频率：1kHz。（20 分） （3）差模放大倍数测量。在 1kHz 频率下测量放大器的差模电压放大倍数 Aud 并记录显示。Aud=Uod/Uid（10 分） （4）共模放大倍数测量。在 1kHz 频率下测量放大器的共模电压放大倍数 Auc 并记录显示。Auc=Uoc/Uic Uic= Ui+ = Ui- =2V 测试共模放大倍数时允许手动改变连接切换输入信号。（10 分） 二、发挥部分 （1）幅频特性测量。连续改变输入信号频率，实时测量并显示放大器电压放大倍数的幅频特性曲线 Aud（f）。给出上限截止频率值并显示记录。（24 分） （2）差模传输特性测量。uid =0~500mV 以 DC 逐点扫描方式测量并显示放大器的差模传输特性（uod 随 uid 变化的关系）曲线。（21 分） （3）其他。（5 分） 三、说明 1. 作品可采用现场提供的直流稳压电源供电。 2. 基本要求（1）调测时可用信号发生器和示波器测量。 3. 测量精度要求：相对误差的绝对值不超过 10% 。 本资源摘要信息对简易差分放大器性能测试装置（B题）的设计和制作进行了详细的介绍，涵盖了差分放大器的基本原理、设计要求和测试方法等方面的知识点。

一层材料的有限差分瞬态传热。 两边的BCs是对流和辐射； 炉温/火温被视为汇温度。 • 输入：热特性、层数、厚度、环境温度、火灾温度 • 输出：计算暴露和未暴露的表面温度，绘制通过壁厚的温度分布轮廓（动画）

到达方向（DOA）估计是阵列信号处理中的重要问题。 针对同时撞击均匀线性阵列（ULA）远场的许多不相关且相干的窄带信号的DOA估计问题，提出了一种有效的空间差分方法。 在所提出的方法中，首先使用常规子空间方法估计不相关源，然后通过利用空间差分技术将它们消除，即，仅相干分量保留在空间差分矩阵中。 最后，通过利用空间差分矩阵来估计剩余的相干信号。 与以前的工作相比，该方法可以提高DOA估计的准确性，并且可以增加可检测信号的最大数目。 理论分析和仿真结果证实了该方法的有效性。

在电子工程领域，单端转差分转换是常见的信号处理技术，主要用于提高系统的动态范围和降低噪声干扰。本文将深入探讨标题所提及的"带可调输出共模的多功能、精密单端转差分电路提升系统动态范围"这一主题。 让我们了解几个基本概念。差分电路是一种电路设计，它利用两个信号之间的差值来传输或处理信息，这种设计能有效抑制共模噪声，即同时影响两个信号的噪声。单端转差分转换则是将单端信号转换为差分信号，以增强信号质量并降低对外部噪声的敏感性。 "可调输出共模"是指电路能够调整其输出信号的平均电平，这个特性在某些应用中非常重要，因为不同的系统可能需要不同的参考电压。共模电压是差分信号中两个信号的平均值，通过调整共模电压，我们可以优化信号的噪声性能，并适应不同的负载条件。 "多功能"和"精密"是描述该电路设计的两个关键特点。多功能意味着电路不仅可以用于基本的信号转换，还能适应多种应用场景，如数据采集、通信系统、测试设备等。精密则强调电路在实现转换时的高精度和低误差，这通常是通过采用高质量的组件、精确的增益控制和优秀的温度稳定性来实现的。 提升系统动态范围是电路设计的主要目标之一。动态范围是指系统可以识别的最小信号与最大信号之间的比率，一个更大的动态范围意味着系统能处理更宽范围的信号幅度，从而提高整体性能。在本案例中，通过使用精密的单端转差分电路并结合可调输出共模功能，可以有效地提高系统的动态范围，使得系统在高噪声环境下也能保持良好的信号质量和信噪比。 "系统"在这里指的是整个包含该电路的电子系统，可能包括放大器、滤波器、采样保持器等其他组成部分。优化这些组件与单端转差分电路的交互，能够进一步提升系统的整体性能。 "带可调输出共模的多功能、精密单端转差分电路提升系统动态范围"这一技术旨在提供一种适应性强、性能优良的信号处理解决方案。通过理解并运用这些知识点，电子工程师可以在设计高精度、低噪声的电子系统时，显著提高其性能和可靠性。提供的PDF文档很可能是详细阐述这一技术原理和应用实例的专业资料，对于相关领域的学习和研究极具价值。

常用差分格式的源代码解读 在计算Fluid Dynamics (CFD)领域中，差分格式是非常重要的概念，描述了流体在空间和时间上的变化规律。今天，我们将要介绍40种常用差分格式的源代码，涵盖从简单的CTCS到TVD、ENO等高级算法。 1. Simple Burgers' Equation Solver：这是一个简单的Burgers方程求解器，用于解决一维非线性 Burgers方程。该格式使用有限差分法来近似方程的解。 2. Exact Riemann Solver：这是一个精确的Riemann解算器，用于解决一维 Burgers方程的Riemann问题。该格式可以提供非常准确的解。 3. Roe's Approximate Riemann Solver：这是一个近似的Riemann解算器，使用Roe的方法来近似解决一维 Burgers方程的Riemann问题。 4. Lagrange Form Polynomial Interpolation：这是一个拉格朗日多项式插值算法，用于解决一维函数的插值问题。 5. Newton Form Polynomial Interpolation：这是一个牛顿多项式插值算法，用于解决一维函数的插值问题。 6. Cubic Splines：这是一个三次样条曲线算法，用于解决一维函数的插值问题。 7. Piecewise-Quadratic ENO Reconstruction (via the Primitive Function)：这是一个分段二次ENO重构算法，用于解决一维 conservation laws的重构问题。 8. Average-Quadratic ENO Reconstruction (via the Primitive Function)：这是一个平均二次ENO重构算法，用于解决一维 conservation laws的重构问题。 9. Implicit Euler Method (BTCS)：这是一个隐式欧拉方法，用于解决一维heat equation的时间离散问题。 10. Leapfrog Method (CTCS)：这是一个跃进方法，用于解决一维heat equation的时间离散问题。 11. Generator for Initial Conditions：这是一个初始条件生成器，用于生成一维heat equation的初始条件。 12. Lax-Friedrichs Method：这是一个Lax-Friedrichs方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 13. Lax-Wendroff Method：这是一个Lax-Wendroff方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 14. Roe's First-Order Upwind Method：这是一个Roe的第一-order上风方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 15. Beam-Warming Second-Order Upwind Method with Flux Splitting：这是一个Beam-Warming第二-order上风方法，使用Flux Splitting技术来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 16. Lax-Friedrichs Method (18.1)：这是一个Lax-Friedrichs方法的变种，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 17. Lax-Wendroff Methods (MacCormack and Richtmyer)：这是一个Lax-Wendroff方法的变种，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 18. Steger-Warming Flux Split First-Order Upwind Method：这是一个Steger-Warming flux split第一-order上风方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 19. Van Leer Flux Split First-Order Upwind Method：这是一个Van Leer flux split第一-order上风方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 20. Liou-Steffen Flux Split First-Order Upwind Method (AUSM)：这是一个Liou-Steffen flux split第一-order上风方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 21. Zha-Bilgen Flux Split First-Order Upwind Method：这是一个Zha-Bilgen flux split第一-order上风方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 22. Beam-Warming Second-Order Upwind Method w/Three Options for Flux Vector Splitting：这是一个Beam-Warming第二-order上风方法，使用三种Flux Vector Splitting技术来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 23. Godunov's First-Order Upwind Method：这是一个Godunov的第一-order上风方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 24. Roe's First-Order Upwind Method：这是一个Roe的第一-order上风方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 25. Van Leer's Flux Limited Method：这是一个Van Leer的限流方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 26. Sweby's Flux Limited Method (TVD)：这是一个Sweby的限流方法，使用TVD技术来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 27. Davis-Roe Flux Limited Method (TVD)：这是一个Davis-Roe的限流方法，使用TVD技术来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 28. Yee-Roe Flux Limited Method (TVD)：这是一个Yee-Roe的限流方法，使用TVD技术来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 29. Boris-Book Flux-Corrected Method (FCT)：这是一个Boris-Book的限流校正方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 30. Harten's Flux-Corrected Method (TVD)：这是一个Harten的限流校正方法，使用TVD技术来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 31. Shu-Osher Method (ENO): Second-Order：这是一个Shu-Osher的ENO方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 32. Shu-Osher Method (ENO): Second-Order plus Subcell Resolution：这是一个Shu-Osher的ENO方法，使用subcell解析来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 33. Shu-Osher Method (ENO): Third-Order Method：这是一个Shu-Osher的ENO方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 34. Shu-Osher Method (ENO): Third-Order plus Subcell Resolution：这是一个Shu-Osher的ENO方法，使用subcell解析来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 35. Shu-Osher Method (ENO): Arbitrary Grid and Order-of-Accuracy：这是一个Shu-Osher的ENO方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题，具有任意网格和精度。 36. Jameson's Method：这是一个Jameson的方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 37. Jameson's Method: Arbitrary Grid：这是一个Jameson的方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题，具有任意网格。 38. Original MUSCL (A Slope-Limited Version of Fromm's Method)：这是一个原始的MUSCL方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 39. UNO：这是一个UNO方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 40. Second-Order ENO：这是一个第二-order ENO方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 41. Second-Order ENO with Subcell Resolution：这是一个第二-order ENO方法，使用subcell解析来解决一维 conservation laws的有限差分问题。 42. Third-Order ENO：这是一个第三-order ENO方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 43. First-Order Upwind Method Based on One-Wave Solver：这是一个基于One-Wave solver的第一-order上风方法，用于解决一维 conservation laws的有限差分问题。 这些差分格式的源代码涵盖了从简单的CTCS到TVD、ENO等高级算法，都是CFD领域中的重要概念。

《FDTD Solutions软件教程——微纳光学仿真利器》 FDTD Solutions是一款强大的微纳光学领域仿真软件，基于Lumerical公司开发的时域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain，简称FDTD）。该软件广泛应用于光学器件、超表面等微纳结构的设计和分析，具有直观易用的计算机辅助设计模拟编辑功能，丰富的材料数据库，以及强大的脚本语言支持，为科研和工程人员提供了灵活多样的仿真工具。 在最新版8.6中，FDTD Solutions引入了一系列新特性，如用户可定义的材料模型，允许用户直接修改更新方程，以适应各种非线性、负折射率等复杂材料的建模。此外，新增了对非对角各向异性介质的支持，可以处理具有9元介电常数张量矩阵的材料，这对于研究光在复杂材料中的传播行为至关重要。 软件的材料数据库不断更新，加入了如顺磁性材料、拉曼-可尔模型和四级、二电子激光模式等新材料模型，能够模拟硅的拉曼效应、孤子传播和激光动力学等现象。同时，用户可以通过应用程序库获取这些新材料模型的示例，进行实际操作学习。 FDTD Solutions的脚本语言功能强大，涵盖了系统控制、变量操作、运算符、函数、循环和条件语句、绘图命令、实体对象的添加和操作、模拟计算运行、量度与规范化、测量和优化数据、近场和远场投影、光栅投影等功能。这使得用户可以编写自定义脚本来实现复杂的仿真需求，极大地扩展了软件的适用范围。 在模拟计算方面，FDTD Solutions提供了模式扩展监视器、可旋转模式光源和场分析工具，便于用户分析计算结果。新版本还改进了材料拟合功能，增强了计算结果的管理和可视化，以及支持在任意角度导入TFSF光源，提升了模拟的准确性和效率。 7.5及更早版本也引入了诸如参数扫描、优化处理、实体对象库、并行模拟计算等特性，逐步完善了软件的功能，使其在微纳光学仿真领域保持着领先地位。 FDTD Solutions的安装和许可流程简化，支持多种操作系统，如Mac OS X和Windows 7，以及共形网格的使用，都表明了其致力于提供跨平台、高效且用户友好的解决方案的决心。 总之，FDTD Solutions是微纳光学领域不可或缺的仿真工具，通过其强大的功能和持续的更新，为科研人员提供了精确、全面的模拟环境，推动了微纳光学技术的发展和创新。对于希望深入理解和应用微纳光学的人来说，掌握FDTD Solutions的操作和应用无疑将大大提高其研究和设计能力。