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看鋸繼電器設計優化 通過測量時間d來估計開關延遲輸入信号的變化與輸出信号的變化(來自視鋸繼電器)之間的差異。 測量器随着

作者:萬物知識局

看鋸繼電器設計優化

通過測量時間d來估計開關延遲輸入信号的變化與輸出信号的變化(來自視鋸繼電器)之間的差異。

測量器随着VDD的增加,VDD開關延遲減小,約在集總參數模型預測值的10 %以内,為了加入由于SRAM存儲密度和減少VDD,跷鋸繼電器的尺寸應該縮小。

利用校準的繼電器模型,模拟32元技術的跷鋸繼電器的開關性能。

仿真結果表明,在VDD時的開關延遲小于10nsVDD / VON > 1.3可實作小于1V,假設品質因子為1,這是保守的,假設真空包裝,例如,通過封裝,用于在毫Torr範圍内操作。

為了達到給定的延遲性能要求,必須選擇VDD,使VDD / VON超過最小要求值,由于過程引起的器件尺寸和環境變化而引起的VON變化。

原型跷鋸繼電器的測試結果表明,有明顯的改進和優化空間。

進行單調性分析,以得到他最優的裝置尺寸,産生低工作電壓,進而提高裝置的能量性能。

從這個單調性分析中,得出了關于ca的極限集的設計直覺被推導出,以及一組最優的裝置尺寸。

通過與MATLA中限制數值優化結果的比較,驗證了單調性分析的結果。

此外,還将這些分析得到的目标函數值的精度與有限元法(FEM)模拟得到的值進行了比較裝置。

單調性分析是一種預優化工具,可用于解決具有可微目标函數的優化問題,同時滿足特定的限制集,這可以通過列舉各種情況來實作,在這些情況下,限制組被識别為備援的、活動的或非活動的,并通過系統地檢查所有變量的有界性因素通過這樣做,可以識别限制限制情況的代數解,是以,不再需要基于數值的優化。

因為一個組合上的大解中心E現在被簡化到一個可管理的大小,計算負載可以顯著減少。

單調性分析的形式化規則描述如下為了優化跷鋸繼電器的設計,首先需要用目标函數和設計限制來說明問題。

因為跷鋸繼電器設計的一個最終目标是實作一個低功率操作,一個直覺的目标函數是拉入電壓(VPI)——跷鋸繼電器的任何一邊無條件地閉合的電壓——這是得到的通過将彈簧恢複力與靜電驅動力進行比較。

具體地說,當這個力使可移動的一個特定的一側時,FELEC呈二次增長電鋸結構向下移動,而飛彈簧随着向下位移的增加而線性增加。

是以,存在一個臨界位移,超過這個值FELEC總是大于彈簧,随着驅動間隙上施加的電壓的增加,接觸間隙最終會突然關閉。

這種現象被稱為“拉入”,它依賴于繼電器的設計參數并且可以通過它發生時的電壓來量化,kT表示扭轉彈簧常數,它表征了結構錨點所産生的恢複力。

值得注意的是,kT可以被推導為一級近似。一般情況下,給出了矩形截面扭轉梁一端施加的力矩通過其中kT為扭轉彈簧常數,ϕ為光束旋轉時産生的旋轉角度,β為與交叉的縱橫比相關的無量綱參數矩形扭轉梁的連接配接,WS和LS分别為扭轉梁的寬度和長度。

G為梁材料的剪切模量。假設用于使跷鋸結構旋轉的扭矩是均勻分布在兩個扭轉梁上的,為了確定跷鋸繼電器在開關時的扭轉模操作優于彎曲模操作,有必要對扭轉進行限制相對于彎曲彈簧常數的彈簧常數(kF)。

kF表示錨的恢複力,因為它們垂直偏轉;如果裝置傾向于偏轉太遠在開關操作中,整個活動結構可以卡在基闆上。

由于跷鋸闆是剛體,兩個扭轉的kF是由給出的限制條件g3、g4和g5變得無關緊要。

然而,限制g6必須始終是活動的,因為最小化的WS會降低目标函數,但彈簧常數的比值則不是負懲罰。

在表面粘附性非常強的情況下,可能有必要增加WS超過這個最小的特征尺寸,以在結構中産生足夠高的恢複力。

此外,還有兩對連結限制: h1和h2必須同時激活,g1和h3必須同時激活。

這是因為LL和KF的值分别隻出現在這兩個對中,并且KF提供一個正界和負界要求這兩個限制都是活躍的。

是以,h3隻能被一組符号激活,即使它是一個波動性限制。

引用文獻:

[1]油流繼電器軟鐵指針裂片在變壓器管道中的運動軌迹分析

[2]變壓器内部油流帶電

[3]大型換流變壓器油流帶電問題的分析

[4]殼式變壓器結構特點及油流帶電故障原因分析

[5]油流放電和絕緣降低缺陷的原因分析及處理對策

[6]牽引變壓器油流帶電現象的分析

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