An asymmetric MOSFET-C band-pass filter with on-chip charge pump auto-tuning

An asymmetric MOSFET-C band-pass filter(BPF)with on chip charge pump auto-tuning is presented.It is implemented in UMC (United Manufacturing Corporation)0.18μm CMOS process technology. The filter system with auto-tuning uses a master-slave technique for continuous tuning in which the charge pump OUtputs 2.663 V, much higher than the power supply voltage, to improve the linearity of the filter. The main filter with third order low-pass and second order high-pass properties is an asymmetric band-pass filter with bandwidth of 2.730-5.340 MHz. The in-band third order harmonic input intercept point(HP3) is 16.621 dBm,wim 50 Ω as the source impedance. The input referred noise iS about 47.455μVrms. The main filter dissipates 3.528 mW while the auto-tuning system dissipates 2.412 mW from a 1.8 V power supply. The filter with the auto-tuning system occupies 0.592 mm~2 and it can be utilized in GPS (global positioning system)and Bluetooth systems.

Instabilities in a non-transferred direct current plasma torch operated at reduced pressure

Using an oscilloscope, a high-speed video camera and a double-electrostatic probe system, the periodicity and amplitude of the fluctuations in arc voltage, jet luminance and ion saturation current of a plasma jet were monitored to investigate various sources of instabilities and their effects in a non-transferred dc plasma torch operated at reduced pressure. The results show that besides a 300 Hz main fluctuation inherited from the power supply, arc voltage fluctuation of 3–4 kHz with an amplitude less than 5% of the mean voltage was mainly affected by the total gas flow rate. The arc voltage fluctuation can affect the energy distribution of the plasma jet which is detectable by electrostatic probes and a high-speed video camera. The steadiness of energy transfer is also affected by the laminar or turbulent flow state of the plasma.

H桥斩波电源的小信号数学模型及其数字化控制器的实现

A brief summary of H bridge non-isolated DC-DC converter and operation principles is presented in this paper. A small signal model of the ideal converter in continuous current mode is proposed and simulation results of the converter are given. The hardware structure of digital power supply controller based on TMS320F2808 MCU is introduced. 中文摘要：概括了加速器 H 桥非隔离式电源的运行原理与特点，在简化运行方式基础上建立了理想状态下电源连续工作模式的数学模型，并给出了仿真分析结果，介绍了基于 TMS320F2808MCU 实现的数字化电源控制器结构。

AD7690在高精度数字电源上的应用

This paper contains the performance , principles of AD7690 and application design based on TMS320F2808 MCU. AD7690 ’s characters of high speed and high precision satisfy the requirement s of accelerator digital power supply.中文摘要：介绍了 AD7690 的主要性能、 工作原理 ,给出了应用电路以及在 TMS320F2808 上的数字接口设计。AD7690 的高速、 高精度特点适合加速器高精度数字电源方案。

兰州重离子加速器深层治癌扫描电源研究与设计

This paper describes the technique targets and operation principle of the scanning power supply for the deep tumor therapy facility with heavy ions in Cooler-Storage-Ring of the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL-CSR).To ensure the specified accuracy of the current,the hysteresis loop control strategy was adopted,and tracking error was constrained in the specified tolerance.One prototype was designed and installed.And the simulation results and test results were listed in the paper.The results sho...中文摘要：阐述了用于兰州重离子深层治癌装置的扫描电源的技术指标和工作原理,为保证该电源输出电流的精度,采用滞环控制策略,将跟踪误差限制在设计要求的误差范围内。研制了1台扫描电源样机,并给出了电路仿真和测试结果。测试结果显示各项指标均达到了设计要求,表明所选电路结构和滞环控制方案是切实可行的。

基于TCP/ IP 协议的CSR离子泵电源远程监控软件系统设计

This paper discuss a Ion-pump Power Supply control system making use of RS232 series bus and Intranet.The system s hardware VAC800 is composed of MSP430F149 mixed-signal processors produced by TI and UA7000A network model.MSP430F149 has advantages of ultra-low-power and high-integration.The Ion-pump Power Supply control system has the characteristics of strong function,simple structure,high reliability,strong resistance of noise,no peripheral chip,etc.Visual studio 2005 is used to design the system s softwa...中文文摘：论述了通过RS-232总线和Intranet网络,来实现对远端的离子泵电源的监测与控制。系统硬件VAC800由TI公司的MSP430F149混合信号处理器和UA7000A网络模块构成。MSP430F149具有超低功耗和高集成度等优点,利用它构建的离子泵电源监控系统功能强大,结构简单,可靠性高,抗干扰能力强。系统软件采用visual studio 2005设计。本监控系统能够很好地完成对加速器离子泵电源监视与控制。

兰州重离子加速器深层治癌扫描电源研究与设计

阐述了用于兰州重离子深层治癌装置的扫描电源的技术指标和工作原理,为保证该电源输出电流的精度,采用滞环控制策略,将跟踪误差限制在设计要求的误差范围内。研制了1台扫描电源样机,并给出了电路仿真和测试结果。测试结果显示各项指标均达到了设计要求,表明所选电路结构和滞环控制方案是切实可行的。

HIRFL-CSR complex

The construction and commissioning of HIRFL-CSR were finished in 2007. From 2000 to 2005 the subsystem and key devices of CSR were successfully fabricated, such as magnet, power supply, UHV system, e-cooler, electric-static deflector with the septum of 0.1 mm, and the fast-pulse kicker with the rise time of 150 ns. After that the CSR commissioning activities were performed in 2006 and 2007, including the accumulation of those heavy ions of C, Ar, Kr and Xe by the combination of stripping injection (STI) or multiple multi-turn injection (MMI) and e-cooling with a hollow e-beam, wide energy-range synchrotron ramping by changing the RF harmonic-number at mid-energy, the beam stacking in the experimental ring CSRe, the RIBs mass-measurement with the isochronous-mode in CSRe by using the time-of-flight method, and the ion beam slow-extraction from CSRm.

CSR主环磁场电源控制系统研究

CSR控制系统是一个很庞大的系统，对它的控制是由许多分控制系统组成： 真空系统、电子冷却系统、束流诊断系统，CSR高频系统，数据获取系统等。磁 场电源控制系统是CSR控制系统中很重要的一部分，它是一个任意波形发生系统。 在CSR的分控制系统中，所有依赖波形控制的系统都可以由它来控制。波形的形 状由物理人员根据加速器物理要求计算得出。因为加速器运行的所有过程都为电 源所控制，所以我们的控制系统的直接控制对象就是磁场电源。在整个控制系统 中最重要的就是在控制过程中，控制过程波形的同步和控制过程波形的精度，这 是同步加速器控制系统的关键所在。过程波形的同步由同步时序系统控制，这是 CSR主环成功运行的决定条件。 本文对磁场电源控制系统和时序系统分别进行了论述。对磁场电源控制系统， 主要从系统的结构，I/O部件的硬件设计，I/O部件的软件设计这几个方面进行 论述,其中，I/O部件由I/O控制器和DSP处理器组成；对时序系统，论述了设计 原理和具体实现；最后给出了实验平台测试和现场测试的结果。 本文的创新点主要有，在加速器控制领域：（1）采用ARM+DSP的控制方式； （2）同步时序系统的末端定时原理； 从测试结果来看，我们的控制系统不管从结构设计，还是从软硬件设计上都 达到了设计的要求

HIRFL-CSR Kicker电源控制器的设计

在HIRFL-CSR（兰州重离子冷却储存环）电源控制系统中，Kicker电源需要控制器提供高压充电电压基准电压信号和触发信号,采集基准电压信号，将电源充电电压与期望值进行比较，如果有偏差，则进行修正，使实际值与期望值一致。为Kicker电源设计的电源控制器采用DSP作为处理器，采用串行DAC为电源提供基准电压波形，基准电压信号回读用并行ADC来完成。论文首先简要介绍了Kicker电源系统，根据控制器的设计要求，选用TI公司的TMS320VC5402芯片，给出了控制器的总体设计。其次，具体介绍了TMS320VC5402的结构、外围设备，给出了电路设 计原理图，以及与存储器连接电路图，并分别介绍了硬件系统各个部分的电路设计以及FPGA部分设计。再次，介绍了DSP编程环境CCS，给出了FLASH擦写过程以及二次下载原理，并详细论述了基准电压信号发送的编写，并对回读的基准电压信号进行了滤波处理。最后，对电源控制器的设计进行了总结。论文完成了Kicker磁铁电源控制器的硬件设计和底层软件设计，为以后在该硬件平台上下一步工作打下了坚实的基础

Kicker电源数字延迟线及低压监测系统设计

踢轨磁铁（Kicker）电源系统是HIRFL-CSR注入引出系统中实现快引出的一个关键元件，主要功能是为踢轨磁铁提供快脉冲励磁电流以产生所需要的快脉冲磁场。Kicker电源提供的是高电压大电流的快脉冲，电流脉冲上升沿和下降沿为150ns,脉冲宽度为650ns,其脉冲峰值电流为2700A，工作周期为10s-17s。因此及时监控Kicker电源闸流管的工作状况以及电流脉冲波形特性至关重要。本文针对踢轨磁铁（Kicker）电源的需要，进行了Kicker电源监测系统的设计，主要针对闸流管误漏导通检测、电流脉冲宽度过宽过窄检测、脉冲宽度测量及脉冲计数等功能提出了电路的工作原理，并设计了具体电路。系统输入端采用光纤接口，而输出端采用了PLC数字I/O接口。由于采用PLC接收监测电路板的信号来完成对Kicker电源的监控报警，基于此编写了相关PLC程序，并调试通过。该监测系统电路板已调试完成，可以很好地完成对Kicker电源系统较为全面的状态监测，方便地对Kicker电源系统状态进行监控。另外，为了解决Kicker电源系统脉冲同步的问题，以满足兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）环踢轨磁铁（Kicker）电源对电流脉冲进行适当延迟的要求，还分别设计了ECL高速可程控数字延迟线电路系统和基于CPLD的数字延迟线系统，分析介绍了数字延迟线系统结构、工作原理及PCB版图设计等。ECL高速可程控数字延迟线电路已初步调试通过，而基于CPLD的数字延迟线系统已完成了程序编程及仿真工作，它克服了ECL数字延迟线不能实现零延迟的缺点，且可以通过修改VHDL程序来设置出更多位的可编程数字延迟线，方便灵活

Bump磁铁电源控制器的设计

HIRFL—CSR（兰州重离子冷却储存环）是国家 “九五”重大科学工程之一。在磁铁电源的控制系统中需要电源控制器及时准确的提供基准的电压波形，并对输出的波形进行回读监测，以保证加速器正常工作。 论文介绍了电源系统的要求和特点，并根据设计要求给出了设计思想和系统框图，本控制系统主芯片采用TI公司的TMS320C6713芯片，并给出了DSP系统设计的一般流程。文中详细介绍了TMS320C6713芯片的结构和性能指标，以及其外围电路和存储器的扩展情况，指出了在高速电路板设计时应注意的问题。 设计中使用可编程逻辑器件，使设计可灵活配置，电路板设计在有BGA封装器件情况下实现四层板手工布线。 论文完成的Bump磁铁电源控制器的硬件电路设计，为以后的软件编写和测试搭建了坚实的平台

同步加速器磁场电源控制系统的优化研究

CSR控制系统是一个基于网络的分布式控制系统，它是由许多分控制系统组成。磁场电源控制系统是CSR控制系统中很重要的一部分，它是一个波形发生、数据采集系统。所有依赖波形控制的系统都可以由它来控制。波形的参数由物理学家根据实验需要计算得出。因为加速器所有的运行状态都被电源所控制，所以控制系统的直接控制对象就是磁场电源。在整个控制系统中最重要的就是控制波形的同步和波形的精度，这是同步加速器控制系统的关键所在。波形的同步由同步时序系统控制，这是CSR成功运行的决定条件。数据的采集、电源状态的监测由数据采集模块CPLD负责完成，与前端ARM控制器结合，形成数据的上行通道。采集到的数据均存放在中央控制室的数据库中，以供参考、后期分析及应用。论文论述了对CSR磁场电源控制系统、时序系统和软件系统的设计实现及优化改进

医用回旋加速器电源控制器硬件平台设计

医用回旋加速器控制系统是在HIRFL—CSR控制系统上总结、简化、优化而完善出来的，医用回旋加速器控制系统是一个基于网络的分布式控制系统，它由许多分控制系统组成。其中磁铁电源控制系统是回旋加速器控制系统中的一个重要组成部分，它是集波形发生、数据采集、状态监测为一体的控制系统。它由磁铁电源的高速、高精度信号给定以及模拟和状态回读两个部分所组成。信号给定的输出波形参数由实验计算得出。粒子束流的品质好坏由磁场决定，磁场由磁铁电源决定，磁铁电源由电源控制器的给定参考电压决定，因此电源控制器的精度直接影响束流品质。磁铁电源的给定信号由本控制器当中的DAC负责完成，DAC的精度要满足电源要求的精度；磁铁电源数据的采集、电源状态的监测由本控制器当中的CPLD+ARM+ADC协同完成，采集到的数据均存放在数据中心的数据库中，以供参考、分析及应用。本论文论述了回旋加速器磁铁电源控制器硬件平台的设计与实现。对磁铁电源控制系统，主要从系统的结构、各个部件的硬件设计和系统软件设计这几个方面进行论述；并详细论述了硬件的各个结构与电路设计。本文的工作在医用回旋加速器控制系统中具有很重要的意义，为重离子束治疗肿瘤做了基础准备。从测试及实验结果来看，我们对磁铁电源的控制系统不仅在硬件结构上，还是在软件设计实现上都达到了设计要求

Kicker电源数字延迟线及低压监测系统设计

踢轨磁铁（Kicker）电源系统是兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）注入引出系统中实现快引出的一个关键元件，主要功能是为踢轨磁铁提供快脉冲励磁电流以产生所需要的快脉冲磁场。踢轨磁铁（Kicker）电源系统各触发脉冲是否同步关系到束流能否顺利注入引出以及有好的束流品质。基于此，本文介绍了基于CPLD-EPM1270T144的数字延迟线系统，以满足HIRFL-CSR踢轨磁铁（Kicker）电源对触发脉冲进行适当延迟的要求；分析介绍了数字延迟线系统结构、工作原理、PCB制版及系统调试。实际检验证明本设计通过修改VHDL程序来调节延迟时间能够方便灵活的完成Kicker电源系统对脉冲同步的要求，延迟精度达到10ns。另外，由于Kicker电源提供的是高电压大电流的快脉冲，电流脉冲上升沿和下降沿为150ns、脉冲宽度为650ns,其脉冲峰值电流为2700A、工作周期为10s-17s，因此及时监控Kicker电源闸流管的工作状况以及电流脉冲波形特性非常重要。基于此，本文还进行了Kicker电源监测系统的设计。该设计主要针对闸流管误漏导通检测、电流脉冲宽度过宽过窄检测、脉冲宽度测量及脉冲计数等功能提出了电路的系统结构、工作原理，并完成了程序编程、仿真及外围电路设计