數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號(hào)與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時(shí)也是軟件無(wú)線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無(wú)線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了能夠滿足目前對(duì)軟件無(wú)線電接收機(jī)自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過(guò)FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 在時(shí)序數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)上，充分利用FPGA中豐富的時(shí)序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計(jì)數(shù)器等，能夠方便的完成對(duì)系統(tǒng)輸入輸出時(shí)鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對(duì)各處時(shí)序延時(shí)進(jìn)行修正。 在存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)上，采用FPGA片內(nèi)存儲(chǔ)器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計(jì)上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過(guò)FPGA中的宏功能模塊和IP資源實(shí)現(xiàn)了對(duì)這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進(jìn)行切換。 在系統(tǒng)工作過(guò)程控制上，通過(guò)VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過(guò)并行接口實(shí)現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機(jī)上完成對(duì)系統(tǒng)工作過(guò)程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的驗(yàn)證了在系統(tǒng)整個(gè)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的正確性和時(shí)序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測(cè)FPGA中眾多待測(cè)引腳的難度。 本文第四章針對(duì)FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí)，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過(guò)程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測(cè)試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。
標(biāo)簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，指紋識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各種不同的領(lǐng)域。對(duì)于一般的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)要求具有很高的實(shí)時(shí)性和易用性，因此識(shí)別算法應(yīng)該具有較低的復(fù)雜度，較快的運(yùn)算速度，從而滿足實(shí)時(shí)性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識(shí)別算法采用不同的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，使得指紋識(shí)別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實(shí)時(shí)性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera．公司開(kāi)發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入到FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯組建成一個(gè)基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。 本文在綜合考慮各種應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構(gòu)方案。對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法和原理進(jìn)行了深入研究，合理的改進(jìn)了部分指紋識(shí)別算法；同時(shí)為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實(shí)現(xiàn)指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、特征提取和特征匹配算法原理進(jìn)行闡述，同時(shí)改進(jìn)了指紋圖像的細(xì)化算法，提高了算法的性能，并設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 2、針對(duì)指紋圖像預(yù)處理模塊，包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向?yàn)V波，采用基于FPGA的硬件電路的方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在保證系統(tǒng)誤識(shí)率較低、可靠性高的基礎(chǔ)上，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度； 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識(shí)別方法，提出采用多枚指紋唯一標(biāo)識(shí)身份，大大降低了識(shí)別系統(tǒng)的誤識(shí)率； 4、改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準(zhǔn)點(diǎn)的方法，同時(shí)結(jié)合可變界限盒思想進(jìn)行指紋特征匹配。 5、結(jié)合COM+技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了后臺(tái)指紋特征匹配服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)信息交換。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的系統(tǒng)構(gòu)架方案有效可行，基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、擴(kuò)展性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，擁有廣闊的發(fā)展前景。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式 指紋識(shí)別 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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由于其很強(qiáng)的糾錯(cuò)性能和適合硬件實(shí)現(xiàn)的編譯碼算法，卷積編碼和軟判決維特比譯碼目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)。然而隨著航天事業(yè)的發(fā)展，衛(wèi)星有效載荷種類的增多和分辨率的不斷提高，信息量越來(lái)越大。如何在低信噪比的功率受限信道條件下提高傳輸速率成為目前亟待解決的問(wèn)題。本論文結(jié)合在研項(xiàng)目，在編譯碼算法、編譯碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、編譯碼器性能提高三個(gè)方面對(duì)卷積編碼和維特比譯碼進(jìn)行了深入研究，并進(jìn)一步介紹了使用VHDL語(yǔ)言和原理圖混合輸入的方式，實(shí)現(xiàn)一種(7,3/4)增信刪余方式的高速卷積編碼器和維特比譯碼器的詳細(xì)過(guò)程；然后將設(shè)計(jì)下載到XILINX的Virtex2 FPGA內(nèi)部進(jìn)行功能和時(shí)序確認(rèn)，最終在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中測(cè)試其性能。本文所實(shí)現(xiàn)的維特比譯碼器速率達(dá)160Mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前國(guó)內(nèi)此領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)品速率。 首先，論文具體介紹了卷積編碼和維特比譯碼的算法，研究卷積碼的各種參數(shù)(約束長(zhǎng)度、生成多項(xiàng)式、碼率以及增信刪余等)對(duì)其譯碼性能的影響；針對(duì)項(xiàng)目需求，確定卷積編碼器的約束長(zhǎng)度、生成多項(xiàng)式格式、碼率和相應(yīng)的維特比譯碼器的回歸長(zhǎng)度。 其次，論文介紹了編解碼器的軟、硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試一根據(jù)已知條件，使用VHDL語(yǔ)言和原理圖混合輸入的方式設(shè)計(jì)卷積編碼和維特比譯碼的源代碼和原理圖，分別采用功能和電路級(jí)仿真，確定卷積編碼和維特比譯碼分別需要占用的資源，考慮卷積編碼器和維特比譯碼器的具體設(shè)計(jì)問(wèn)題，包括編譯碼的基本結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊的功能及實(shí)現(xiàn)策略，編譯碼器的時(shí)序、邏輯綜合等；根據(jù)軟件仿真結(jié)果，分別確定卷積編碼器和維特比譯碼器的接口、所需的FPGA器件選型和進(jìn)行各自的印制板設(shè)計(jì)。利用卷積碼本身的特點(diǎn)，結(jié)合FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用并行卷積編碼和譯碼運(yùn)算，設(shè)計(jì)出高速編譯碼器；對(duì)軟、硬件分別進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試，并將驗(yàn)證后的軟件下載到FPGA進(jìn)行電路級(jí)調(diào)試。 最后，論文討論了卷積編碼和維特比譯碼的性能：利用已有的測(cè)試設(shè)備在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中測(cè)試其性能(與沒(méi)有采用糾錯(cuò)編碼的數(shù)傳系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì))；在信道中加入高斯白噪聲，模擬高斯信道，進(jìn)行誤碼率和信噪比測(cè)試。
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隨著人們對(duì)無(wú)線通信需求和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，無(wú)線通信設(shè)備的研發(fā)也變得越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)測(cè)試在整個(gè)設(shè)備研發(fā)過(guò)程中所占的比重也越來(lái)越大。為了能夠盡快縮短研發(fā)周期，測(cè)試人員需要在實(shí)驗(yàn)室模擬出無(wú)線信道的各種傳播特性，以便對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試與測(cè)試。無(wú)線信道仿真器是進(jìn)行無(wú)線通信系統(tǒng)硬件調(diào)試與測(cè)試不可或缺的儀器之一。 本文設(shè)計(jì)的無(wú)線信道仿真器是以Clarke信道模型為參考，采用基于Jakes模型的改進(jìn)算法，使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模擬實(shí)現(xiàn)了頻率選擇性衰落信道。信道仿真器實(shí)現(xiàn)了四根天線數(shù)據(jù)的上行接收，每根天線由八條可分辨路徑，每條可分辨路徑由64個(gè)反射體構(gòu)成，每根天線可分辨路徑和反射體的數(shù)目可以獨(dú)立配置。通過(guò)對(duì)每個(gè)反射體初始角度和初始相位的設(shè)置，并且保證反射體的角度和相位是均勻分布的隨機(jī)數(shù)，可以使得同一條路徑不同反射體之間的非相關(guān)特性，得到的多徑傳播信道是一個(gè)離散的廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射模型(WSSUS)。無(wú)線信道仿真器模擬了上行數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，上行數(shù)據(jù)由后臺(tái)產(chǎn)生后儲(chǔ)存在單板上的SDRAM中。啟動(dòng)測(cè)試之后，上行數(shù)據(jù)在CPU的控制下通過(guò)信道仿真器，然后送達(dá)基帶處理板解調(diào)，最后測(cè)試數(shù)據(jù)的誤碼率和誤塊率，從而分析基站的上行接收性能。 首先，本文研究了3GPP TS 25.141協(xié)議中對(duì)通信設(shè)備測(cè)試的要求和無(wú)線信道自身的特點(diǎn)，完成了對(duì)無(wú)線信道仿真器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的吸收和修改。 其次，針對(duì)FPGA內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)，研究了信道仿真器FPGA實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的困難和資源的消耗，進(jìn)行了模塊劃分。主要完成了時(shí)延模塊、瑞利衰落模塊、背板接口模塊等的RTL級(jí)代碼的開(kāi)發(fā)、仿真、綜合和板上調(diào)試；完成了FPGA和后臺(tái)軟件的聯(lián)合調(diào)試；完成了兩天線到四天線的改版工作，使FPGA內(nèi)部的工作頻率翻了一倍，大幅降低了FPGA資源的消耗。 最后，在完成無(wú)線信道仿真器的硬件設(shè)計(jì)之后，對(duì)無(wú)線信道仿真器的測(cè)試根據(jù)3GPP TS 25.141 V6.13.0協(xié)議中的要求進(jìn)行，即在數(shù)據(jù)誤塊率(BLER)一定的情況下，對(duì)不同信道傳播環(huán)境和不同傳輸業(yè)務(wù)下的信噪比(Eb/No)進(jìn)行測(cè)試，單天線和多天線的測(cè)試結(jié)果符合協(xié)議中規(guī)定的信噪比(Eb/No)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息量的急劇增長(zhǎng)，信息安全日益受到人們重視。移動(dòng)硬盤的出現(xiàn)使得數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移和攜帶更加方便，但也不可避免的帶來(lái)了數(shù)據(jù)安全隱患。只要竊走了移動(dòng)硬盤，任何想竊取硬盤信息的人便可以輕松得逞，即使設(shè)置了類似訪問(wèn)口令這樣的邏輯密鑰，要想破解也不是件難事。 一個(gè)完整的數(shù)據(jù)加解密系統(tǒng)應(yīng)該具備安全可靠的密碼認(rèn)證機(jī)制和數(shù)據(jù)加解密算法。本文基于MEMS強(qiáng)鏈、USB控制器和FPGA設(shè)計(jì)了一種USB接口的高效數(shù)據(jù)加解密系統(tǒng)，采用物理認(rèn)證并用硬件實(shí)現(xiàn)AES加密算法。普通IDE硬盤掛接該系統(tǒng)后成為安全性極高的加密USB移動(dòng)硬盤，其平均數(shù)據(jù)吞吐率接近普通U盤，達(dá)到10MB/s。
標(biāo)簽： USB 移動(dòng) 硬盤數(shù)據(jù) 加密技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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目前，H.264是圖像編碼研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。它在語(yǔ)言結(jié)構(gòu)、預(yù)測(cè)算法、數(shù)據(jù)變換等方面做了很大的改進(jìn)，在低碼率傳輸、高清晰度顯示及網(wǎng)絡(luò)接入等性能上相比以往標(biāo)準(zhǔn)有了顯著提高，使得H.264在視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播、數(shù)字電視和手...
標(biāo)簽： 264 編碼器 幀內(nèi)預(yù)測(cè) 法的研究
上傳時(shí)間： 2013-05-27
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本文將高效數(shù)字調(diào)制方式QAM和軟件無(wú)線電技術(shù)相結(jié)合，在大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA上對(duì)16QAM算法實(shí)現(xiàn)。在當(dāng)今頻譜資源日趨緊缺的情況下有很大現(xiàn)實(shí)意義。 論文對(duì)16QAM軟件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)理論，帶通采樣理論、變速率數(shù)字信號(hào)處理相關(guān)抽取內(nèi)插技術(shù)做了推導(dǎo)和分析；深入研究了軟件無(wú)線電核心技術(shù)數(shù)字下變頻原理和其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)；對(duì)CIC、半帶等高效數(shù)字濾波器原理結(jié)構(gòu)和性能作了研究；16QAM調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用自項(xiàng)向下設(shè)計(jì)思想；采用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL在EDA工具QuartusII環(huán)境下實(shí)現(xiàn)代碼輸入；對(duì)系統(tǒng)調(diào)試采用了算法仿真和在系統(tǒng)實(shí)測(cè)調(diào)試相結(jié)合方法。 論文首先對(duì)16QAM調(diào)制解調(diào)算法進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)仿真，并對(duì)實(shí)現(xiàn)的各模塊的可行性仿真驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上，完成了調(diào)制端16QAM信號(hào)的時(shí)鐘分頻模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、星座映射、8倍零值內(nèi)插、低通濾波以及FPGA和AD9857接口等模塊；解調(diào)器主要完成帶通采樣、16倍CIC抽取濾波，升余弦滾降濾波，以及16QAM解碼等模塊，實(shí)現(xiàn)了16QAM調(diào)制器；給出了中頻信號(hào)時(shí)域測(cè)試波形和頻譜圖。本系統(tǒng)在200KHz帶寬下實(shí)現(xiàn)了512Kbps的高速數(shù)據(jù)數(shù)率傳輸。論文還對(duì)增強(qiáng)型數(shù)字鎖相環(huán)EPLL的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和性能分析。
標(biāo)簽： FPGA QAM 16 調(diào)制
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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在超深亞微米技術(shù)工藝下，布局成為超大規(guī)模集成電路物理設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一步。由于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programable Gate Array，F(xiàn)PGA)布線資源的預(yù)先確定性，使得FPGA的布局更為重要。本文以建立高性能、低擁擠的布局為目標(biāo)，從FPGA芯片結(jié)構(gòu)和布局算法兩方面進(jìn)行了深入研究。論文提出了一種通用的層次式FPGA(HFPGA)結(jié)構(gòu)模型及布局模型，并且給出了該模型的數(shù)學(xué)計(jì)算公式；提出將元件之間的層次距離轉(zhuǎn)化為線長(zhǎng)的方法，實(shí)現(xiàn)了基于線網(wǎng)模型的高精度布局算法：提出利用矩形的對(duì)角線元件之間層次來(lái)代替線長(zhǎng)，從而達(dá)到優(yōu)化線長(zhǎng)的同時(shí)提高布通率的快速布局算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種算法均在北卡羅來(lái)納微電子中心(MCNC)學(xué)術(shù)芯片測(cè)試案例上取得了較理想的布局實(shí)驗(yàn)效果，為下一步的布線工作建立了良好的基礎(chǔ)接口，并且完成了初始布線的工作。本FPGA結(jié)構(gòu)模型的提出和布局算法的實(shí)現(xiàn)也都為工業(yè)界提供了借鑒價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 驅(qū)動(dòng) 布局 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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示波器是調(diào)試電路的一個(gè)重要工具，其性能的優(yōu)劣直接影響電路測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。在電路參數(shù)的分析過(guò)程中，除了示波器的帶寬、采樣率和存儲(chǔ)深度外，一個(gè)更重要的指標(biāo)就是波形捕獲率，該指標(biāo)直接關(guān)系到示波器能否捕獲到偶發(fā)的錯(cuò)...
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字存儲(chǔ)示波器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LT8900是LDT公司生產(chǎn)的一款低成本，高集成度的2.4GHZ的無(wú)線收發(fā)芯片，片上集成發(fā)射機(jī)，接收機(jī)，頻率綜合器，GFSK調(diào)制解調(diào)器。發(fā)射機(jī)支持功率可調(diào)，接收機(jī)采用數(shù)字?jǐn)U展通信機(jī)制，在復(fù)雜環(huán)境和強(qiáng)干擾條件下，可以達(dá)到優(yōu)良的收發(fā)性能。外圍電路簡(jiǎn)單，只需搭配MCU以及少數(shù)外圍被動(dòng)器件。LT8900傳輸GFSK信號(hào)，發(fā)射功率約為2dBm，最大可以到6dBm。接收機(jī)采用低中頻結(jié)構(gòu)，接收靈敏度可以達(dá)到-87dBm。數(shù)字信道能量檢測(cè)可以隨時(shí)監(jiān)控信道質(zhì)量。 片上的發(fā)射接收FIFO寄存器可以和MCU進(jìn)行通信，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，然后以1Mbps數(shù)據(jù)率在空中傳輸。它內(nèi)置了CRC，F(xiàn)EC，auto-ack和重傳機(jī)制，可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并優(yōu)化性能。 數(shù)字基帶支持4線SPI和2線I2C接口，此外還有Reset，Pkt_flag, Fifo_flag三個(gè)數(shù)字接口。 為了提高電池使用壽命，芯片在各個(gè)環(huán)節(jié)都降低功耗，芯片最低工作電壓可以到1.9V，在保持寄存器值條件下，最低電流為1uA。 芯片有QFN24 4*4mm和SSOP16封裝，都符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。
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