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基于Zernike多项式的线结构光整形透镜设计
1
作者 焦佳庆 程进 +1 位作者 李庞跃 刘卫国 《应用激光》 北大核心 2025年第1期184-193,共10页
针对目前的线结构光功率低、不易实现远距离检测的问题,设计一种由非球面、自由曲面组成的双锥Zernike透镜。对5 W的激光光源进行光束整形获取线结构光。通过极值光程定律与非球面标准方程确定快轴准直面初始面型参数。根据慢轴发散角... 针对目前的线结构光功率低、不易实现远距离检测的问题,设计一种由非球面、自由曲面组成的双锥Zernike透镜。对5 W的激光光源进行光束整形获取线结构光。通过极值光程定律与非球面标准方程确定快轴准直面初始面型参数。根据慢轴发散角、目标面的映射关系,并结合斯涅尔定律推导出自由曲线方程,获得慢轴扩束面的初始结构,进而得到整形透镜初始参数。利用光学软件对其进行仿真,结果表明:光源快轴方向的发散角从49°压缩到0.942 mrad;慢轴方向平顶部分视场角为43.6°、光能利用率为86.4%、光能均匀度为96.9%。在投射距离2000 mm处得到1.9 mm×1600 mm的均匀线结构光,其光能为4.3 W,较现有线结构光(光能为5~400 mW)投射距离增加了3.3~29.4倍,为实现远距离检测提供了一种有效方法。 展开更多
关键词 光学设计 非球面 自由曲面 线结构光
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基于FPGA的高精度频率测量系统设计及应用 被引量：1
2
作者 杨奥 向星岩 +2 位作者 王刚 陈伟 赵利强 《计算机测量与控制》 2024年第9期133-141,共9页
针对石英晶体微天平(QCM)传感器应用于气体检测需要高精度频率测量,设计了一种基于FPGA的高精度频率测量系统;提出了一种基于锁相环的等精度频率测量方法,降低了频率测量的理论相对误差;设计了频率测量系统整体架构,根据整体架构完成了... 针对石英晶体微天平(QCM)传感器应用于气体检测需要高精度频率测量,设计了一种基于FPGA的高精度频率测量系统;提出了一种基于锁相环的等精度频率测量方法,降低了频率测量的理论相对误差;设计了频率测量系统整体架构,根据整体架构完成了基于FPGA的高精度频率测量系统硬件电路,设计了一种包括频率测量、通讯、程序固化等模块的嵌入式软件,实现了基于FPGA的高精度频率测量系统的集成,并将其应用于基于QCM的二氧化碳气体浓度检测;实验结果表明,频率系统测量绝对误差不超过0.35 Hz,误差平均值为0.268 Hz,最大相对误差为3.5×10^(-8),频率测量分辨率可以达到0.1 Hz,该系统测量误差较小,稳定性较好,在基于QCM的二氧化碳气体浓度检测中具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 FPGA 频率测量系统 等精度测量 锁相环 气体检测
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面向MEMS振镜激光雷达系统的近程接收机设计 被引量：3
3
作者 万岁岁 庞亚军 +1 位作者 薛瑞祥 白振旭 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期116-127,共12页
针对1550 nm波段铟镓砷探测器小光敏面无法有效接收MEMS较大扫描视场回波的问题,设计了一种适用于近程宽视场的接收装置。接收端光学系统利用像方远心结构作为接收天线,通过仿真在1 mm的光敏面下实现了36°的接收视场,整体相对照度... 针对1550 nm波段铟镓砷探测器小光敏面无法有效接收MEMS较大扫描视场回波的问题,设计了一种适用于近程宽视场的接收装置。接收端光学系统利用像方远心结构作为接收天线,通过仿真在1 mm的光敏面下实现了36°的接收视场,整体相对照度超过95%,集光性能和通光性能较好。同时,接收电路采用T型网络放大结构,结合时刻鉴别电路,利用TDC7200实现高精度时间测量。实验结果表明,飞行时间测量精度在200 ns量程下小于120 ps,在8 m范围内测距精度优于2 ns,能够满足近程探测的需要。 展开更多
关键词 微机电系统 大视场 光学设计 近程探测
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基于单片机和RS485的电子工业洁净室监测系统 被引量：2
4
作者 李金承 雷青松 +1 位作者 刘雪莲 石建国 《科技与创新》 2024年第1期28-30,共3页
为了更好地监测洁净室的状态,提出采用STC89C52作为主控芯片,对洁净室的温湿度、空气压差和悬浮粒子进行监测和数据接收。利用RS485总线和Modbus通信协议读取多个传感器监测的数据,经单片机处理后在中控室PC机上实时显示。同时,利用Wi-F... 为了更好地监测洁净室的状态,提出采用STC89C52作为主控芯片,对洁净室的温湿度、空气压差和悬浮粒子进行监测和数据接收。利用RS485总线和Modbus通信协议读取多个传感器监测的数据,经单片机处理后在中控室PC机上实时显示。同时,利用Wi-Fi通信模块可通过手机端APP对监测的数据进行无线查看,从而实现远程监测和随地查看。 展开更多
关键词 单片机 RS485总线 洁净室 Wi-Fi模块
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痕量气体检测中光声池的仿真设计研究
5
作者 项标 邢丽坤 《洛阳理工学院学报（自然科学版）》 2024年第2期59-64,共6页
针对如何改变光声池的特征频率获得所需频率光声池的问题,利用有限元分析法,以H型差分光声池和圆柱形光声池为研究对象,分别分析了共振管的长度和半径、缓冲腔的长度和半径对H型差分光声池特征频率的影响,分析了谐振腔的长度和半径、缓... 针对如何改变光声池的特征频率获得所需频率光声池的问题,利用有限元分析法,以H型差分光声池和圆柱形光声池为研究对象,分别分析了共振管的长度和半径、缓冲腔的长度和半径对H型差分光声池特征频率的影响,分析了谐振腔的长度和半径、缓冲腔的长度和半径对圆柱形光声池特征频率的影响。结果表明:谐振腔长度和半径的增大会减小特征频率,缓冲腔半径的增大也会减小特征频率。 展开更多
关键词 光声光谱 光声池 有限元仿真 特征频率
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多扩展目标的高斯混合概率假设密度滤波器 被引量：13
6
作者 韩玉兰 朱洪艳 +1 位作者 韩崇昭 王静 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期95-101,共7页
针对多扩展目标跟踪中状态信息难以估计的问题,提出了一种可以估计扩展目标运动状态和形状信息的多扩展目标高斯混合概率假设密度(RHM-GMPHD)滤波器。首先利用描述凸星形扩展目标量测源分布的随机超曲面模型和传感器量测方程,建立扩展... 针对多扩展目标跟踪中状态信息难以估计的问题,提出了一种可以估计扩展目标运动状态和形状信息的多扩展目标高斯混合概率假设密度(RHM-GMPHD)滤波器。首先利用描述凸星形扩展目标量测源分布的随机超曲面模型和传感器量测方程,建立扩展目标运动状态及形状信息与量测之间关系的伪量测函数;然后结合扩展目标状态预报信息,推导了扩展目标状态更新方程,递推地对扩展目标运动状态及形状信息进行估计跟踪。此外,还建立了Jaccard距离来度量RHMGMPHD滤波器对目标形状的估计性能。与联合概率数据关联(JPDA)滤波器和GMPHD滤波器相比,RHM-GMPHD滤波器不仅可以估计凸星形扩展目标的形状信息,并能有效提高对目标数和运动状态的估计精度。仿真实验表明,RHM-GMPHD滤波器对质心估计的均方根误差分别约为JPDA和GMPHD滤波器的1/3和1/2,对目标数的估计接近真实值,对形状估计的Jaccard距离一般小于0.2。 展开更多
关键词 扩展目标跟踪 高斯混合概率假设密度 随机超曲面模型 形状估计
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采用随机矩阵的多扩展目标滤波器 被引量：18
7
作者 韩玉兰 朱洪艳 韩崇昭 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期98-104,共7页
针对杂波环境下多扩展目标的运动状态和形状信息的联合估计跟踪的问题,提出了一种基于随机矩阵的扩展目标跟踪算法。该算法采用具有噪声基于密度的空间聚类(DBSCAN)划分与预测划分相结合的联合划分算法对量测集进行划分,然后采用联合概... 针对杂波环境下多扩展目标的运动状态和形状信息的联合估计跟踪的问题,提出了一种基于随机矩阵的扩展目标跟踪算法。该算法采用具有噪声基于密度的空间聚类(DBSCAN)划分与预测划分相结合的联合划分算法对量测集进行划分,然后采用联合概率数据关联(JPDA)的软关联思想建立量测簇与扩展目标之间的对应关系,最后采用随机矩阵法对扩展目标进行估计获得运动状态和形状信息,特点是:将量测集划分为互不相交的几个簇,以使每个簇中的量测源于同一目标或杂波;建立量测簇与扩展目标之间的关联关系及状态更新。联合划分算法与DBSCAN划分的比较仿真实验表明,在有距离相近目标时采用联合划分算法比采用DBSCAN划分的滤波器的跟踪效果好得多。所提多扩展目标滤波器与ET-GMPDH滤波器的仿真实验表明,所提算法有较高的跟踪精度、较大的检测概率及较小的虚警概率。 展开更多
关键词 滤波器 扩展目标 随机矩阵 跟踪算法
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单相电压型PWM整流电路原理分析与仿真 被引量：19
8
作者 张军伟 王兵树 +2 位作者 刘治安 王晨悦 李毅凯 《现代电子技术》 2009年第8期186-189,共4页
详细分析单相电压型PWM整流电路的工作原理和工作模式,说明通过对PWM电路进行控制,选择合适的工作模式和工作时序,可使PWM整流电路的输出直流电压得到有效的稳定。同时也调节了交流侧电流的大小和相位,实现能量在交流侧和直流侧的双向流... 详细分析单相电压型PWM整流电路的工作原理和工作模式,说明通过对PWM电路进行控制,选择合适的工作模式和工作时序,可使PWM整流电路的输出直流电压得到有效的稳定。同时也调节了交流侧电流的大小和相位,实现能量在交流侧和直流侧的双向流动,并使变流装置获得良好的功率因数。最后建立其Matlab的仿真模型,验证了设计的正确性。 展开更多
关键词 单相电压型PWM 整流 功率因数 MATLAB 仿真
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DMA在高速实时数据采集系统中的应用 被引量：16
9
作者 何琼 陈铁 程鑫 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2012年第3期49-52,共4页
提出了一种应用于高速数据采集系统的DMA控制器设计方案,用以提高数据传输速率和微处理器效率。该DMA控制器具备PCI总线接口;设计了数据FIFO优化了数据采集存储及向上位机交互方式;支持多通道且制定了相应优先级仲裁策略;设计传输描述... 提出了一种应用于高速数据采集系统的DMA控制器设计方案,用以提高数据传输速率和微处理器效率。该DMA控制器具备PCI总线接口;设计了数据FIFO优化了数据采集存储及向上位机交互方式;支持多通道且制定了相应优先级仲裁策略;设计传输描述序列机制以增强DMA传输的可编程性,进一步减少微处理器对底层单元的参与。该方案具有良好的移植性,可应用于采样速率高、数据采集量大、数据实时性要求的数据采集系统。 展开更多
关键词 DMA 高速 实时 数据采集系统
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基于FPGA和USB接口的多通道导航信号采集系统设计 被引量：6
10
作者 李豹 曹可劲 +1 位作者 许江宁 朱银兵 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2012年第2期541-543,共3页
针对无线电导航系统中多通道信号处理需求,设计了一种基于FPGA和USB接口的低成本、快速、和高可靠性的多通道数据采集系统;详细介绍了系统结构以及FPGA控制SRAM芯片实现数据缓存的关键技术,运用FPGA内部的硬件调试工具(SignalTapⅡ)验... 针对无线电导航系统中多通道信号处理需求,设计了一种基于FPGA和USB接口的低成本、快速、和高可靠性的多通道数据采集系统;详细介绍了系统结构以及FPGA控制SRAM芯片实现数据缓存的关键技术,运用FPGA内部的硬件调试工具(SignalTapⅡ)验证了系统数据传输的可靠性能;系统可靠传输速度可达20Mbytes/s,可广泛用于多路、高速信号采集场合,已投入到实际应用。 展开更多
关键词 无线导航 数据采集 FPGA USB SRAM
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基于FPGA的DMA方式高速数据采集系统设计 被引量：12
11
作者 何琼 陈铁 程鑫 《电子技术应用》 北大核心 2011年第12期40-43,共4页
提出了一种基于FPGA的DMA方式高速数据采集系统设计方案。该方案由底层控制器提供精确采样时序,保证ADC器件的采样吞吐;采用支持PCI协议的DMA方式的数据采集机制,优化数据采集存储及向上位机交互方式,以确保采集数据的高实时性。该方案... 提出了一种基于FPGA的DMA方式高速数据采集系统设计方案。该方案由底层控制器提供精确采样时序,保证ADC器件的采样吞吐;采用支持PCI协议的DMA方式的数据采集机制,优化数据采集存储及向上位机交互方式,以确保采集数据的高实时性。该方案具有良好的移植性,可应用于采样速率高、数据采集量大、数据实时性要求高的数据采集系统。 展开更多
关键词 FPGA DMA 高速 实时 数据采集系统
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多扩展目标滤波器的量测集划分算法 被引量：8
12
作者 韩玉兰 任重义 韩崇昭 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期603-608,共6页
针对不同扩展目标产生的量测密度差别较大时的量测集划分问题,为扩展目标概率假设密度(PHD)滤波器提出了一种基于共享最近邻(SNN)相似度的量测集划分算法。量测间的SNN相似度可体现量测在量测空间局部分布情况,考虑了量测周围的量测信息... 针对不同扩展目标产生的量测密度差别较大时的量测集划分问题,为扩展目标概率假设密度(PHD)滤波器提出了一种基于共享最近邻(SNN)相似度的量测集划分算法。量测间的SNN相似度可体现量测在量测空间局部分布情况,考虑了量测周围的量测信息,因此提出的SNN相似度划分法能够较好地划分量测密度差别较大的量测集,进而提高了扩展目标的跟踪性能,且基于提出的划分算法的PHD滤波器计算量也所减少。 展开更多
关键词 目标跟踪 扩展目标 扩展目标概率假设密度(PHD)滤波器 量测集划分 SNN相似度
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基于卡尔曼滤波器的IEEE 1588时钟同步算法 被引量：42
13
作者 庄晓燕 王厚军 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2012年第9期747-751,共5页
时钟同步是网络化分布式测试与控制系统中的一项重要指标。在基于IEEE 1588协议的主从时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证。提出了基于二阶卡尔曼滤波器加速运动模型的时钟同步算法,该算法以同步消息包... 时钟同步是网络化分布式测试与控制系统中的一项重要指标。在基于IEEE 1588协议的主从时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证。提出了基于二阶卡尔曼滤波器加速运动模型的时钟同步算法,该算法以同步消息包中的时间戳来获取观测值,通过卡尔曼滤波器算法对主从时钟之间的时钟偏差、时钟漂移以及时钟漂移变化率进行估计,使用估计值对从时钟进行补偿与修正。该算法能够消除从时钟的不稳定性对时钟同步的影响。实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能够显著提高时钟同步精度。 展开更多
关键词 IEEE 1588 时钟同步 卡尔曼滤波 时钟漂移
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基于FPGA的LVDS高速差分板间接口应用 被引量：9
14
作者 李云志 李立萍 杨恒 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1138-1142,共5页
随着ADC器件速率的提高以及FPGA、DSP器件运算速度的提升,高速AD和信号处理系统之间需要进行高速、稳定的数据传输,原来广泛应用CPCI以及FDPD高速总线的带宽已经无法满足宽带接收机的数据传输速率要求,成为影响接收机性能的新瓶颈。针... 随着ADC器件速率的提高以及FPGA、DSP器件运算速度的提升,高速AD和信号处理系统之间需要进行高速、稳定的数据传输,原来广泛应用CPCI以及FDPD高速总线的带宽已经无法满足宽带接收机的数据传输速率要求,成为影响接收机性能的新瓶颈。针对这一情况,提出了一种基于LVDS差分接口的DDR传输接口,解决了这一瓶颈,并且在实际硬件平台上进行了FPGA实现,达到了18.4 Gbit/s的接口速率。 展开更多
关键词 低电压差分信号 数字接收机 双倍数据率 现场可编程门阵列
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激光测距回波信号高速采样处理技术研究 被引量：7
15
作者 吕明爱 柳建 王江 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期59-63,126,共6页
激光脉冲测距中,微弱回波信号的检测处理一直是一个难题。随着测距指标的提高,直接提取回波转换电平的方法已无法满足测距精度和测程的要求。本文针对激光回波信号信噪比较低时,如信号的脉宽较窄、幅值较小时,利用高速AD采样技术,结合F... 激光脉冲测距中,微弱回波信号的检测处理一直是一个难题。随着测距指标的提高,直接提取回波转换电平的方法已无法满足测距精度和测程的要求。本文针对激光回波信号信噪比较低时,如信号的脉宽较窄、幅值较小时,利用高速AD采样技术,结合FPGA的高速信号处理能力,设计了一套回波检测处理系统,以期提高对回波信号的拾取精度和较为精确的计算主波与回波之间的时间差。在最终的实验系统中,实现了高达1GHz的采样率以及与之匹配的信号处理速率,并将采样率高达1GHz的高速采集系统应用到脉冲激光测距系统中,得到了良好的实验结果。 展开更多
关键词 激光测距 回波检测 高速AD技术 FPGA技术
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单模与多模光纤级联型压力传感器 被引量：3
16
作者 付兴虎 谢海洋 +2 位作者 王柳柳 付广伟 毕卫红 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期130-134,共5页
研制了一种基于单模光纤与多模光纤级联结构的马赫-曾德尔干涉型压力传感器,它通过将一段单模光纤夹熔在两段多模光纤之间制成.利用纤芯的不匹配所激发的单模光纤中纤芯模和包层模之间的干涉,使外界压力的变化直接作用于单模光纤内部光... 研制了一种基于单模光纤与多模光纤级联结构的马赫-曾德尔干涉型压力传感器,它通过将一段单模光纤夹熔在两段多模光纤之间制成.利用纤芯的不匹配所激发的单模光纤中纤芯模和包层模之间的干涉,使外界压力的变化直接作用于单模光纤内部光场,获得较高灵敏度.当传感器总长度为39mm时,可获得较为理想的传输谱线.压力传感实验表明：随着压力的增大,传输光谱向长波方向漂移,在2~16N的压力范围内,传感器的压力灵敏度为554.830pm/N,线性度为0.984,具有结构简单、易于制造、成本较低、灵敏度高等优点,可用于不同领域的压力传感. 展开更多
关键词 单模光纤 多模光纤 马赫-曾德尔干涉仪 级联型 压力
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基于组态王的实时监控系统的数据处理 被引量：14
17
作者 敬伟 王鹏 兀伟 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2009年第8期128-129,共2页
本文利用组态王提供的SQL访问功能和VB强大的数据库功能,根据转辙机测试台微机监控系统的要求,提出一种用VB6.0和组态王共同完成对实时监控系统的实时和历史数据的处理方法。
关键词 组态王 动态数据交换 数据处理
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信息共享条件下传感器组网发现概率建模 被引量：4
18
作者 王欣 姚佩阳 +1 位作者 周翔翔 张杰勇 《电光与控制》 北大核心 2012年第11期26-30,共5页
为研究组网传感器协同探测对目标发现概率的提升作用,对信息共享条件下的传感器发现概率进行了建模。首先给出了单传感器独立探测条件下的发现概率计算公式;其次分析给出了信息共享条件下单传感器发现概率的求解方法;之后采用K/N判决准... 为研究组网传感器协同探测对目标发现概率的提升作用,对信息共享条件下的传感器发现概率进行了建模。首先给出了单传感器独立探测条件下的发现概率计算公式;其次分析给出了信息共享条件下单传感器发现概率的求解方法;之后采用K/N判决准则计算传感器组网探测概率;最后通过仿真分析了不同参数对信息共享条件下传感器发现概率的影响,得出了一些有意义的结论。 展开更多
关键词 传感器组网 发现概率 信息共享 建模
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基于以太网硬协议栈的数据采集节点 被引量：5
19
作者 何琼 陈铁 程鑫 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第2期21-23,27,共4页
提出了一种基于以太网硬协议栈的数据采集节点设计方案。采用DSP+FPGA架构,设计了大容量的数据储存单元,实现极强的数据采集、存储和实时处理能力;采用高性能的数据转换器件以及流水线方式的数据采样及存储策略,实现多通道同步高速并行... 提出了一种基于以太网硬协议栈的数据采集节点设计方案。采用DSP+FPGA架构,设计了大容量的数据储存单元,实现极强的数据采集、存储和实时处理能力;采用高性能的数据转换器件以及流水线方式的数据采样及存储策略,实现多通道同步高速并行采样与存储;基于W5100的以太网接入方式,通过配置网络参数,实现以服务器或客户端模式的数据传输。试验证明:设计方案结构紧凑,可靠性高,满足远程数据通信系统和工业现场应用等要求。 展开更多
关键词 以太网 硬协议栈 数据采集节点
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基于DSP的多通道分时采样系统设计与研究
20
作者 邹国辉 张祥 《电子测试》 2024年第5期62-66,共5页
针对工业电子设备所需挂载智能传感器种类日益增多的现状,为解决多个智能传感器接入的问题,研究了一种多通道信号采样方法以及电路,通过模拟信号多路复用器、数字信号处理(DSP)对多路采样信号的分时选择实现多路模拟信号的连续采样,适... 针对工业电子设备所需挂载智能传感器种类日益增多的现状,为解决多个智能传感器接入的问题,研究了一种多通道信号采样方法以及电路,通过模拟信号多路复用器、数字信号处理(DSP)对多路采样信号的分时选择实现多路模拟信号的连续采样,适用于有较多路模拟信号的采样系统。巧妙地利用模拟多路复用器的原理以及特殊逻辑控制机制,实现多路模拟信号的连续采样以及依据此方法设计的电路系统。该多路信号分时采样方法,节省了多路信号采样所需A/D变换的接口资源,在电子产品日益追求小尺寸、低成本的今天,对于资源受限的终端设备采样设计具有参考意义。 展开更多
关键词 信号采样 A/D变换 多路复用器 逻辑控制 DSP
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