为了保证紫外临边探测光谱仪圆满完成工程任务, 实现对地球临边光谱的观测研究, 设计并实现了通讯与数传系统。首先, 介绍了通讯与数传系统的构成及工作原理; 其次, 对通讯功能进行详细设计, 提出一种基于通讯超时和数据错误的故障诊断与处理方法; 然后, 对数传功能进行详细设计, 提出一种基于8b/10b的数据传输方法; 最后, 对紫外临边探测光谱仪在轨飞行的实验结果进行分析。实验结果表明: 通讯与数传系统实现了高可靠的指令通讯及科学数据传输; 环形成像仪的数传频率为80 MHz, 前向光谱仪的数传频率为40 MHz, 性能测试结果满足技术指标要求; RS-422串行通讯过程中, 字节间延时误差不大于2 ms, 接收消息与反馈消息的延时误差不大于5 ms, 有效提高了系统通讯的连续性、及时性和可靠性。

当前, 硅基OLED(organic light-emitting diode, OLED)微显示器正向高分辨率、高刷新频率方向发展。为了实现像素面积微小型化、降低扫描数据流量从而更好满足高分辨率、高刷新率的要求, 提出了一种新型的有源矩阵硅基微显示驱动电路结构。该电路采用数模融合的扫描策略, 该策略结合了数字脉宽调制方式和模拟幅值调制方式; 设计了多列像素复用列驱动通道的结构, 满足数模融合扫描方式的时序要求。最后通过对列驱动单元后仿真, 得到关键时序参数, 结合数模融合扫描策略确定了几个具体结构方案。在保证红绿蓝三色像素尺寸在10 μm以下的情况下, 与单纯的数字扫描策略相比, 每秒数据流量降低了25%~64%。结果表明: 基于数模融合扫描策略的硅基OLED微显示驱动电路在保证像素面积微小型化基础上, 降低了扫描数据流量, 有利于高分辨率高刷新率的显示。

由于飞机铆钉缺陷检测系统的光照效果对缺陷检测质量发挥着关键作用, 因此本文对其照明系统进行优化。以被测零件背景图像灰度的均匀度为优化目标, 在拟合LED点光源照度分布函数的基础上, 利用菌群算法对光源系统参数进行寻优运算, 根据寻优结果对光源系统进行结构优化同时对各LED点光源进行功率控制, 并通过光学元件进一步提高优化效果。实验结果表明: 优化后光照均匀度在95%以上, 满足铆钉检测的光照要求。该方法实现了照明系统对铆钉顶圆面均匀照射的效果, 成像质量显著提高。

以往研究发现平面内扭转（In-Plane Switching, IPS）模式蓝相液晶显示器件的图像显示对比度明显低于理论预期。本文对导致这一问题的物理原理进行理论分析和实验验证, 据此提出改进的菱形电极结构设计以解决这一问题。实验证明, 调整走向后的IPS电极结构能使蓝相液晶显示器件的暗态漏光减小2/3, 使其显示对比度提升至10 000∶1以上。基于这一实验发现, 本文提出了全新的菱形电极结构设计, 以求获得高对比度显示效果。除此以外, 采用Techwiz仿真分析改进后的菱形IPS电极蓝相液晶显示器件的电光特性, 发现其伽玛偏移和灰度反转可分别减小3/4和2/3, 并且其驱动电压和透过率与传统IPS模式蓝相液晶显示器件相仿。可见, 基于改进的菱形IPS电极结构的蓝相液晶显示器件相较传统蓝相液晶显示器件具备更好的显示性能和市场竞争力。

在以往的诸多电法测井数值模拟研究过程中, 大多数研究均将重心放在数值模拟软件的选取以及算法的精进等部分, 使得模拟的结果很难用统一的标准进行评判, 并且在实际的测井过程中, 电阻率值是采用真实的采集仪器获取的。为了减少软件和算法的影响, 研究过程不脱离实物, 本文将阐述如何将串口触摸屏等硬件与既定的ANSYS软件相结合, 利用串口显示屏可自行编程以及ANSYS软件自带有限元算法特性, 构建了一套虚拟的三侧向测井仪模型。实验结果表明: (1)在测量过程随着地层厚度的增加, 视电阻率值不断上升; 当目的层厚度高于2.00 m视电阻率值就近视于真实的地层电阻率值。(2)随着井径长度从0.2 m逐渐增大,视电阻率也随之下降。以上两项结果量化了地层厚度与井径对电法测井的影响, 同时也证明了该套模型的可行性。

为了降低触摸屏控制电路的功耗, 本文提出了一种低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。对该SAR ADC所采用的电容阵列数模转换器(DAC)、比较器和逐次逼近寄存器等进行了研究与设计。首先, 基于两级并串耦合电容设计电容阵列DAC结构, 并设计配套的参考电平转换方案。接着, 设计两级全动态比较器, 并分析比较器的工作原理。然后, 基于动态逻辑设计低功耗低误码逐次逼近寄存器。最后, 基于180 nm CMOS工艺, 在1 V电源电压, 200 kHz采样频率和96.243 kHz输入频率条件下对SAR ADC进行了仿真。仿真结果表明: 积分非线性误差(INL)和微分非线性误差(DNL)分别为0.222/-0.203 LSB和0.231/-0.184 LSB, 无杂散动态范围(SFDR)为76.56 dB, 信噪失真比(SNDR)为61.50 dB, 有效位(ENOB)为9.92位, 功耗为0.464 μW, 品质因素(FOM)值为2.4 fJ/Conv.-step。本文设计的低功耗SAR ADC满足触摸屏控制电路应用要求。

本文对一种LTPS-TFT AMOLED电压型阈值电压(Vth)补偿像素电路进行了理论研究, 分析了影响Vth补偿效果的主要因素。电路的补偿效果主要由驱动TFT Vth的获取精度和随后的保持精度决定。在Vth获取过程中, 相关误差主要由驱动TFT转移特性电流对存储电容充电的充电率不足产生; 在显示信号与Vth叠加过程中, 与Vth保持节点连接的电容增量等因素会造成Vth保持精度的损失。根据分析的结果, 本文解释了高分辨率像素电路补偿效果下降的原因。

在含有FPGA的数字信号处理电路和控制电路中, 为了实现将原始AD采样数据或中间处理结果数据的导出, 供后续分析处理使用, 从数据传输的稳定性、系统实现的简易性、价格低廉等角度出发, 研究设计了基于FPGA TSE IP核的嵌入式百兆以太网数据传输系统。首先, 详细分析了以NiosII CPU软核处理器为核心的以太网数传系统的SOPC各模块的硬件设计, 主要包括以TES IP核为主的以太网MAC, 采用乒乓缓存方式保证数据的连续不间断传输, 以及通过接收客户端指令来控制数传的开始和暂停; 然后, 利用MicroC/OS-II嵌入式实时操作系统的多任务方式, 基于Niche stack TCP/IP协议栈, 完成了系统的软件设计, 并给出了软件程序流程; 最后, 通过传输并接收特定的数据, 验证了系统数据传输的速率和准确性。结果表明在传输速率达到51 Mbps时, 系统稳定可靠。

本文在分析时分灰度法的基础上, 提出一种子帧周期相等, 并且位权重于电压参数的灰度调制方法, 这种方法可以大幅度降低高分辨率LCOS器件的像素时钟频率, 并消除时分灰度调制方法中潜在的闪烁现象。文中根据n位图像数据的比特位数值, 把每帧分割成n个子帧, 像素的灰度将由按照二进制位权重配置的驱动电压参数调制。

目前京东方部分产品量产时易出现重力Mura、低温气泡等问题, 本文针对问题产生的原因进行分析, 并对PS高度测试方法、PS高度与液晶量的联动方法进行分析研究及实验验证。目前测试PS高度的方法并未考虑工艺波动造成的色阻段差的变化对盒内体积的影响, 本文首先提出了可以反映量产时色阻变化的PS高度测量方法, 另根据LC Margin评价结果及PS 形变量结果给出了PS高度与液晶量的联动关系。通过对PS高度与液晶量联动的分析研究, 有效解决了因量产工艺波动造成的PS偏差引起的实际量产时滴下的液晶量并非对应的LC Margin中心的问题, 从而避免出现重力Mura和低温气泡等LC Margin相关的问题, 并且扩大了3%的工程管控范围, 为企业的产品品质和竞争力的提升奠定了良好的基础。