提出并实现了一种针对音频信号Σ-Δ模数转换器的超低功耗和低资源占用的数字抽取滤波器。该滤波器采用多级级联结构,由级联积分梳状滤波器、极简结构补偿器和全通多相型IIR滤波器组成,相较于传统FIR滤波器级联方案,能够以极低的阶数和硬件复杂度实现高倍抽取、极小的通带波纹和高水平的阻带衰减,同时具有近似线性相位特性。整体有效带宽为20 kHz,共完成128倍抽取。采用0.18 μm CMOS工艺完成ASIC设计,数字版图面积为0.37 mm2,功耗为125 μW,信噪比达到98.79 dB,有效位数为16 bit。与传统FIR结构抽取滤波器相比, 面积减小了60%, 功耗降低了20%。

提出了一种具有叠层埋氧层的新栅型绝缘体上硅(SOI)器件。针对SOI器件的抗总电离剂量(TID)加固方案, 对绝缘埋氧层(BOX)采用了叠层埋氧方案, 对浅沟槽隔离(STI)层采用了特殊S栅方案。利用Sentaurus TCAD软件, 采用Insulator Fixed Charge 模型设置固定电荷密度, 基于0.18 μm CMOS工艺对部分耗尽(PD)SOI NMOS进行了TID效应仿真, 建立了条栅、H栅、S栅三种PD SOI NMOS器件的仿真模型。对比三种器件辐照前后的转移特性曲线、阈值电压漂移量、跨导退化量, 验证了该器件的抗TID辐照性能。仿真结果表明, 有S栅的器件可以抗kink效应, 该PD SOI NMOS器件的抗TID辐照剂量能力可达5 kGy。

针对脉冲功率系统开关触发需求,设计了一种重复频率Marx发生器，介绍了其基本工作原理及其主要性能指标。发生器采用单极性充电和同轴结构设计，脉冲输出为高压电缆形式，在75 Ω匹配负载上获得了高于200 kV的脉冲输出，脉冲宽度大于90 ns，工作模式可单次到10 Hz重复频率运行，脉冲上升时间小于10 ns，系统抖动小于20.1 ns。

直流高压电源在科学实验和工业生产中有着广泛的运用,传统高压直流电源是通过工频变压器直接升压,再经整流滤波得到所需要的高压,普遍存在精度低、调整复杂、纹波系数大等诸多缺陷。本系统基于全桥逆变、倍压整流和脉宽控制技术,设计了用于电子束离子阱装置的直流高压电源,采用高频逆变、正负双向倍压整流、电压电流双环控制等方法,实现了直流高压输出。结果表明,所设计的直流高压电源具有稳定性好、纹波小、可靠性高、系统安全等特点,最终输出的电压在0~200 kV连续可调,纹波和稳定性都小于0.01%,满足实验需求。

研制了一种主要用于测试电容器在不同电压下短路放电寿命的测试平台,采用谐振充电、脉冲变压器升压和可控火花开关相结合的技术路线,可在2.5 nF负载电容器上得到超过100 kV的高压,短路放电采用可控火花开关,最大放电电流约7 kA,最高重复频率为50 Hz,输出电压和重复频率都可调节,可测试在不同电压、不同重复频率和不同工作时间下电容器的失效机制。通过计算机控制平台的运行,可自动记录工作次数,方便统计电容器寿命。

给出了基于远程和本地两种控制方式,作为低抖动快前沿重复频率高压脉冲触发源系统的设计原理和方法。研制了一台重复频率为0.01～1 Hz、脉冲输出幅度为10～20 kV、前沿小于10 ns、脉宽大于500 ns以及抖动小于1 ns的高压脉冲触发源。设计上将程控和手动触发信号分别作为重复频率和单次预触发脉冲,驱动后级触发器绝缘栅双极型晶体管,经脉冲变压器变换后控制氢闸流管VE4141放电,实现输出高压脉冲。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,给出了外触发脉冲情况下高压脉冲输出的实验结果。

采用高压触发预电离为一体+脉冲形成网络触发氙灯的技术路线，分别设计了脉冲氙灯电源系统中高压触发、预燃电流维持两个功能单元。根据脉冲氙灯160 mm×9 mm、极间距70 mm的技术指标，成功设计了一台具有手动和电脉冲触发功能的方波脉冲氙灯电源。氙灯充电电压300~900 V可调，光脉冲宽度为150 μs±20 μs，光脉冲上升时间不超过90 μs，触发延迟不超过90 μs，触发抖动在±2 μs范围内。给出了单次触发情况下脉冲氙灯电源输出的实验结果，验证了所采用的设计原理和技术方法的可行性。

研制了80 kV可调节高压脉冲方波电源系统以对ZnO样品特性进行测试，实现电源输出脉宽、重复频率、运行时间可调。系统采用人工形成线、脉冲变压器加可调节负载电阻等技术路线，实现了高压方波脉冲的输出；采用高速数据I/O卡产生序列脉冲信号控制两个火花间隙开关的通断，对人工形成线形成的方波进行截尾，实现了输出方波宽度可调；利用Labview中的图形化控件，编写友好简洁的计算机控制界面；采用光电隔离、光纤传输和供电隔离等一系列措施，提高触发控制系统的抗干扰能力。实验结果表明，最终电源输出电压幅值超过80 kV，输出方波脉冲宽度超过25 μs，脉冲前沿小于0.7 μs，并且输出电压幅值可调，脉冲宽度在输出范围内可连续调节。利用该电源对ZnO压敏电阻样品进行了测试，得到了较好的ZnO压敏电阻非线性伏安特性曲线。

为了更好地满足高功率微波电源技术及高功率脉冲技术的研究需要，研制了高功率柔软型同轴高压馈线。根据馈线的实际应用情况，分别在低压、高压、时域和频域条件下，测试了高压馈线在不同电压和气压下的脉冲功率衰减和脉冲峰值功率传输特性。并对测试结果进行了分析、比较。结果显示，脉冲信号功率衰减和脉冲传输考核均达到了高功率微波驱动电源的使用条件，满足电源系统的需求。

给出了一种基于TTL数字电路作为高压脉冲源触发控制单元的设计原理和方法。介绍了高压脉冲源的工作原理，设计了一台脉冲输出幅度5 kV、脉冲宽度大于200 μs及脉冲前沿小于30 ns的高压脉冲源。将触发控制单元和前级开关金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）组合成一体，控制后级气体高压开关管放电输出高压脉冲信号。实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性，给出了单次触发情况下的实验结果。