2020年第01期-《电子技术应用》杂志

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2020年第01期

刊出日期：2020-01-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

下一期

技术专栏-5G切片技术与应用

基于能力开放的5G网络切片管理研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191360

作者：李红祎，赵一荣，李金艳，朱雪田

作者单位：中国电信股份有限公司技术创新中心，北京102209

摘要：网络切片是5G热点技术之一，而切片管理的灵活性和时效性是部署中的重要问题。在介绍5G网络切片创建与管理机制的基础上，针对当前切片管理中存在的不足，提出了一种基于5G网络能力开放的网络切片管理架构，并对该架构下网络切片参数优化流程和典型应用场景进行讨论。5G能力开放的时效性优势将大幅提升网络切片管理灵活性，并保证用户业务体验。

关键词：
网络切片

切片管理

能力开放

5G

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基于AI的5G网络切片管理技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191355

作者：徐丹1，王海宁1，袁祥枫1，朱雪田2

作者单位：1.中国电信研究院AI研发中心，北京102209；2.中国电信智能网络与终端研究院，北京102209

摘要： 5G网络切片支持增强型移动宽带、超可靠低时延通信和大规模机器类通信三大类业务场景，可以共享物理资源，并保证切片之间隔离性需求。网络切片按需定制、实时部署、动态保障等特性给网络带来了极大的灵活性，但使得网络管理和运维更加复杂和具有挑战性。人工智能(AI)技术是解决网络切片管理复杂性的潜在方案。因此将研究AI和切片管理融合，提出了一个基于AI的智能切片管理架构，详述了智能切片管理流程，并给出部分典型应用案例。

关键词：
网络切片

人工智能

智能切片管理

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5G网络切片在车路协同系统中的应用研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191362

作者：张蕾，朱雪田，李金艳

作者单位：中国电信股份有限公司技术创新中心，北京10220

摘要： 5G低时延高可靠的网络切片在车联网行业得到广泛关注，车路协同各场景的发展演进也体现了5G应用正逐步深化。从5G灵活的网络定制能力入手，分析了车路协同发展过程以及各业务场景对网络性能的需求，并基于典型的车路协同系统架构，论述车联网业务的5G网络切片实现流程，涵盖了切片创建、切片资源调度和切片安全保障等主要内容。

关键词：
5G网络切片

车路协同系统

资源智能调度

uRLLC

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5G网络切片技术在智能电网的应用研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191131

作者：夏旭1，袁欣2，梁云3，张蕾1

作者单位：1.中国电信智能网络与终端研究院，北京102209； 2.中企大象金融信息服务有限公司，北京100089；3.全球能源互联网研究院有限公司，北京102200

摘要：电力系统推进坚强智能电网和泛在电力物联网建设，充分利用现代信息通信技术，支撑传统电网向能源互联网的转型发展。近年来，网络切片受到了研究人员的广泛关注，它不仅是一种新兴技术，也是一种新的业务模型。基于以上背景，首先提出了智能电网行业中几种典型的用户案例。此外，介绍了端到端的业务模型以及实现网络切片的方法。最后介绍了智能电网中运营商总拥有成本和投资回报。

关键词：
智能电网

网络切片

业务模型

总拥有成本

投资回报

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综述与评论

GaN FET的结构、驱动及应用综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190961

作者：伍文俊，兰雪梅

作者单位：西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安710048

摘要：随着电力电子装置的小型化和轻量化，宽禁带半导体器件GaN FET优于Si器件的特性使其在电力电子领域的应用受到广泛关注。在GaN FET的发展中，其结构和驱动对其安全应用至关重要。首先介绍了目前GaN FET器件的主要结构、工作原理及其产品现状；其次，总结了其驱动电路的隔离方式、常用的分立式驱动电路和集成式驱动电路的结构及原理；最后，对GaN FET在电力电子领域的应用情况进行了概述。

关键词：
GaNFET

结构

原理

驱动

产品

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人工智能

基于Transformer模型的中文文本自动校对研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191013

作者：龚永罡，裴晨晨，廉小亲，王嘉欣

作者单位：北京工商大学计算机与信息工程学院食品安全大数据技术北京市重点实验室，北京100048

摘要：提出将Transformer模型应用于中文文本自动校对领域。Transformer模型与传统的基于概率、统计、规则或引入BiLSTM的Seq2Seq模型不同，该深度学习模型通过对Seq2Seq模型进行整体结构改进，从而实现中文文本自动校对。通过使用公开数据集对不同模型进行对比实验，采用准确率、召回率与F1值作为评价指标，实验结果表明，Transformer模型相比较于其他模型，在中文文本自动校对的性能上有了大幅提升。

关键词：
中文文本校对

Transformer模型

深度学习

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卷积神经网络人脸检测算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190870

作者：王静波，孟令军

作者单位：中北大学电子测试技术国防科技重点实验室，山西太原030051

摘要：传统人脸检测算法往往不能自动地从原始图像中提取有用的检测特征，而卷积神经网络可以轻易地提取高维度的特征信息，广泛用于图像处理领域。针对上述缺点，采用简单高效的深度学习Caffe框架并通过AlexNet网络训练，数据集为LFW人脸数据集，得出一个模型分类器，对原始图像数据进行图像金字塔变换，并通过前向传播得到特征图，反变换得出人脸坐标，采用非极大值抑制算法得出最优位置，最后达到一个二分类的人脸检测结果。该方法可以实现不同尺度的人脸检测，具有较高的精度，可用于构建人脸检测系统。

关键词：
人脸检测

卷积神经网络

深度学习

图像金字塔

非极大值抑制

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微电子技术

一种高性能脉冲信号处理电路模块

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190977

作者：谢鹤龄，金建辉，谢佳明，万舟

作者单位：昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650504

摘要：针对电力电子器件驱动脉冲信号性能指标多、要求高、处理难度大的问题，设计并制作一种高性能脉冲信号处理电路模块，采用EDA高速电路技术完成设计，LTspice对电路系统仿真并进行实验测试，测试指标相比国内研究现状有显著提高，实现1 MHz的高速脉冲正向整流，输出电平可控，脉宽调节范围达到20%至60%，上下沿时间控制在25 ns以内，其中下降沿时间低至13 ns，传输延时调节范围20 ns至110 ns，2 MHz脉冲信号各项指标也得到大幅提升，从而有效提高驱动电路与主电路效率。进一步优化器件的选择与布局并采用更精密的制作工艺，有望处理频率高达5 MHz的脉冲信号，使电力电子电路更加集成与高效。

关键词：
高性能脉冲

上下沿时间可控

上下沿时间极短

脉冲参数可调

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一种高稳定性的无片外电容的LDO的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190920

作者：霍德萱，张国俊

作者单位：电子科技大学薄膜与器件国家重点实验室，四川成都610054

摘要：考虑到LDO应用在无分立器件的情况下，针对在无片外电容和无片外电阻的情况下对LDO进行研究设计，在无外接电容的情况下，LDO同样能够输出稳定电压，以应用在DC-DC转换器中为内部电路模块进行供电。并通过调整LDO内部运算放大器结构以及对运算放大器进行米勒补偿来调整其零极点，同时在运算放大器内部进行电源隔离的处理，可以显著提高其电源抑制比。最后利用华虹0.18 μm的BCD工艺进行仿真。仿真结果表明，此结构具有高稳定性，可以输出稳定电压。

关键词：
无片外电容

LDO

DC-DC转换器

运算放大器

米勒补偿

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一种低压恒跨导轨对轨CMOS运算放大器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191092

作者：高瑜宏，李俊龙

作者单位：吕梁学院，山西吕梁，033000

摘要：介绍了轨到轨恒定跨导运算放大器输入级电路设计。所提出的电路通过使用虚拟输入差分对动态地改变输入差分对的尾电流来获得恒定跨导gm。引起总跨导gm变化的因素是输入对和虚拟输入对在共模输入电压变化时不能同时生效，当输入对关闭时输入对的尾电流晶体管处于三极管区域当共模电压变化时，虚拟输入对将在输入对之前从截止区域进入亚阈值区域。在低电源电压设计中，此因素的影响更突出。为了解决这个问题，采用添加补偿电流源到每个虚拟输入差分对的尾电流晶体管，以降低跨导gm的变化。所设计的运算放大器输入级的gm变化误差约为±2％。

关键词：
轨对轨

运算放大器

补偿电流

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高线性度CMOS模拟乘法器设计与仿真

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190954

作者：丁坤1，田睿智1，汪涛1，2，王鹏1，易茂祥1，张庆哲1

作者单位：1.合肥工业大学电子科学与应用物理学院国家示范性微电子学院，安徽合肥230009； 2.中国科学技术大学信息科学技术学院，安徽合肥230027

摘要：设计和仿真了一种高线性度CMOS模拟乘法器。采用有源衰减器对输入信号进行预处理，CMOS Gilbert乘法单元对信号进行乘法运算，同时设计了偏置电路。在±1.8 V电源电压下，输入范围为±0.6 V时，通过优化器件参数，乘法器输出幅度小于±25 mV且具有高线性度。乘法器-3 dB带宽为181 MHz，有着良好的倍频特性。此外，对乘法器的温度特性进行了仿真，讨论了线性度与输出幅度之间的关系，优化设计了乘法器版图。在较宽输入范围内，本文乘法器线性度明显高于参考文献。

关键词：
模拟乘法器

CMOSGilbert单元

有源衰减器

高线性度

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基于脉动阵列的卷积计算模块硬件设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191070

作者：王春林，谭克俊

作者单位：大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026

摘要：针对FPGA实现卷积神经网络中卷积计算的过程中，高并行度带来长广播、多扇入/扇出的数据通路问题，采用脉动阵列来实现卷积神经网络中卷积计算模块，将权重固定到每个处理单元中，并按照输入和输出特征图的维度来设置脉动阵列的大小，最后通过Vivado高层次综合实现卷积计算模块的硬件设计。实验结果表明，本设计在实现1级流水化时序要求的同时，具有较低的资源占用和良好的扩展性。

关键词：
FPGA

脉动阵列

卷积计算

高层次综合

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测控技术与仪器仪表

基于DDR2的高速图像数据传输系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190715

作者：任勇峰，张泽芳，王国忠，张凯华

作者单位：中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051

摘要：在高速图像数据传输系统中，针对图像数据“高吞吐量”与“大容量”数据缓存的应用需求，提出了一种基于DDR2 SDRAM的高速图像数据传输系统设计方案。为了满足图像数据的高吞吐率要求和数据缓存的大容量需求，采用了FPGA内部FIFO资源搭配片外DDR2的分级缓存机制；为了方便对图像数据的读写与地址的管理，对DDR2内部存储空间进行了重新分布。经测试，该系统可在上位机实时显示图像数据，且稳定可靠。

关键词：
DDR2

FPGA

分级缓存

数据传输

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基于激光多普勒的索力测量系统设计与研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190812

作者：李东明1，王翔2，3，徐俊峰4，柴小鹏1，2，胡亚斌1，王永涛1

作者单位：1.中国地质大学(武汉) 自动化学院，湖北武汉430074；2.中铁大桥科学研究院有限公司，湖北武汉430034； 3.桥梁结构健康与安全国家重点实验室，湖北武汉430034；4.中船重工集团公司第722研究所，湖北武汉430074

摘要：根据激光多普勒测振工作原理，设计了一种小型低频高精度激光多普勒测振系统并用于桥梁斜拉索索力测量。首先分析外差式声光移频激光多普勒测振系统的频率稳定特性，提出直接数字频率合成驱动串行双移频器构成的外差式激光多普勒测振计，并利用自适应滤波器消除测振系统中环境振动带来的干扰。利用自行研制的低频测振系统开展了低频测振实验与拉索实测。实验表明，基于DDS的移频系统有很高的频率稳定度，测振计的本底噪音分布平坦，且测振系统有很强的抗震能力和高分辨率，可以用于工程现场快速索力测量工作。

关键词：
外差式激光多普勒

声光移频器

振动法

索力

低频

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基于异步延时法的颗粒动态轨迹测量方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190836

作者：孔明1，董萍1，单良2，赵军1

作者单位：1.中国计量大学计量测试工程学院，浙江杭州310018；2.中国计量大学信息工程学院，浙江杭州310018

摘要：为了获取河流中泥沙污染物颗粒的动态运动轨迹详情，减少泥沙沉降对河道的污染，提出了一种基于异步延时法和光场相机相结合的颗粒动态轨迹测量方法,通过相机在长曝光时间内记录的颗粒运动轨迹，实现颗粒运动状态的观测。首先采用普通相机搭建了二维测量系统进行颗粒运动轨迹的测量，该方法无需复杂的图像处理算法，通过图像的简单叠加就能实现颗粒运动轨迹测量，测量系统的误差为0.28%，为后期采用光场相机实现颗粒轨迹的三维测量奠定了基础。

关键词：
颗粒

轨迹

测量

异步

延时

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基于GA-BP网络的声发射检测储罐底板腐蚀评价

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190863

作者：刘琪华1，张世杰2

作者单位：1.天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072；2.交通运输部天津水运工程科学研究院，天津300456

摘要：采取声发射技术检测获得储罐底板声发射信息，结合储罐本身参数，用遗传算法(GA)与BP神经网络相结合的方法建立模型对储罐腐蚀情况进行了评估，分别建立了BP神经网络评价模型和GA-BP网络评价模型，并将两模型结果进行对比。结果表明, GA-BP储罐底板腐蚀网络评价模型较单独使用BP神经网络的评价模型具有更好的适应性和更高的预测精度，对声发射检测常压储罐腐蚀情况的评估具有参考价值，为我国自主研发常压储罐在线声发射检测评估系统提供了支持。

关键词：
储罐底板腐蚀

声发射检测

BP神经网络

遗传算法

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通信与网络

基于3D-LSCM的图像混沌加密算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190966

作者：曾珂，禹思敏，胡迎春，张泽清

作者单位：广东工业大学自动化学院，广东广州510006

摘要：提出了一种基于三维Logistic-Sine级联映射(3D-LSCM)的图像混沌加密算法。首先，将Logistic映射的输出作为Sine映射的输入，从而构造出一种三维Logistic-Sine 级联映射。其次，利用3D-LSCM设计一种图像混沌加密算法，该算法采用两轮置乱、双向扩散机制，并且将明文信息作为初始条件的一部分，可增强等价密钥破译的难度。安全性能分析和数值仿真结果证实了该算法的可行性。

关键词：
混沌系统

图像加密

安全分析

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基于水平极化定向天线阵的数字波束形成算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191001

作者：唐涛1，马欢2，吴志东1

作者单位：1.信息工程大学，河南郑州450001；2.同方电子科技有限公司，江西九江332007

摘要：研究窄带多径环境下基于短波水平极化定向天线阵列的数字波束形成算法，短波定向天线阵列流型复杂无法确定建模，常采用盲波束形成算法。针对现有盲波束形成算法所需先验信息多、弱信号效果差、使用范围有限且复杂度较高等问题，设计了一种短波多极化异构阵列协同处理方案，提出了基于自适应加载投影反馈的多径增强波束形成算法。该异构阵列包含短波垂直极化全向天线阵和短波水平极化定向天线阵，充分利用两种极化阵列优点，算法综合利用空间平滑、协方差矩阵求逆和空间投影等方法，通过自适应加载处理提高波形估计的稳健性。算法计算简便，所需先验信息少，非理想条件适应性强。推导了算法的实现过程和误差分析，计算机仿真验证了算法的有效性。

关键词：
波束形成

窄带多径环境

异构阵列

自适应加载

空间投影

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计算机技术与应用

基于半边结构的STL文件快速拓扑算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190962

作者：武小超，陈鸿

作者单位：中北大学仪器与电子学院，山西太原030051

摘要：针对三维模型转换为STL文件后会丢失三角面间的拓扑关系，在对STL格式文件进行读取和分析时，提出了一种基于半边结构和哈希表的快速拓扑重构算法。在读取数据过程中，通过哈希表建立无重复位置信息的点表，并在其中维护一个未添加邻接面的半边集合。依据该集合和拓扑算法完善面的拓扑关系，实现在读取数据的过程中快速建立面的拓扑关系。

关键词：
STL文件

半边结构

哈希表

拓扑算法

查看(15838)

公共元数据配置管理平台设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190761

作者：任李娟，卢军，郭维

作者单位：成都信息工程大学软件工程学院，四川成都610225

摘要：随着互联网快速发展，各平台利用元数据来组织和管理平台数据资源，平台内平台具有封闭性使得元数据资源分散、反复存储，增大元数据共享难度，降低元数据利用率。为解决这一问题，提出公共元数据配置管理平台，将公共元数据统一配置管理，利用Web Service技术提供配置与共享元数据服务，采用Redis内存数据库提高数据共享效率。目前，已在气象大数据平台中运用了基于气象公共元数据的配置管理平台，其不仅提高了平台公共元数据的利用率、节约存储，也提高了服务的响应速度。同时，将配置管理平台的主要功能抽象，使平台设计可适用于其他类似的基于元数据的数据共享平台。

关键词：
元数据

WebService

配置

共享

Redis

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一种改进的基于PCA的数据预处理方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190773

作者：陈燕1，陈亚林2，郑军1

作者单位：1.贵阳学院数学与信息科学学院，贵州贵阳550002；2.南京财经大学管理科学与工程学院，江苏南京210046

摘要：大数据处理项目中，数据预处理工作量要占资源消耗的60%左右，而数据规约是影响大型数据集预处理效果的主要瓶颈。主成分分析(PCA)是目前使用最广泛的数据维规约算法。使用PCA方法时要关注生成的协方差矩阵质量和特征值的选取数量。改进的PCA算法将均值计算转变为加权规范平均值计算完成中心化数据，通过Rayleigh商和Cattell碎石检验原则选择更合理的特征值数目。算法验证实验结果表明，在数据准确、完整的首要要求下，改进后的PCA算法得到的主成分能解释超过90%的原变量，但可能会牺牲部分维规约效率。

关键词：
PCA

数据预处理

数据规约

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嵌入式技术

基于GA-BP神经网络的动力锂电池SOC估算

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190981

作者：俞美鑫，施卫，蒋龙，王浩

作者单位：江苏理工学院机械工程学院，江苏常州213000

摘要：为提升新能源汽车的整车动力性、经济性以及安全性，更精确估算车用锂电池的荷电状态值(SOC)，以纯电动汽车动力锂电池为研究对象，采用遗传算法(GA)优化BP神经网络,解决了误差逆传播存在的收敛速度慢、全局范围搜索能力弱、容易陷入局部极小值等缺陷，同时建立了基于GA-BP算法的SOC值预测神经网络模型，通过仿真实验与传统BP算法进行对比，验证该算法兼顾神经网络学习速度、误差小、全局搜索能力并满足动力电池SOC值估算要求。

关键词：
动力锂电池

BP神经网络

SOC估算

遗传算法

仿真分析

查看(23426)

基于嵌入式系统的电力无线专网远程通信终端研制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190935

作者：王兴涛，赵训威，付海旋，李金安，丁高泉，吴庆，李温静

作者单位：国网信息通信产业集团有限公司，北京102211

摘要：国家电网公司全面推进泛在电力物联网建设，其中，电力无线专网是其重要的无线接入网络，新型智能终端研发应用是其重要建设内容。针对泛在电力物联网业务需求，基于嵌入式系统研发了电力无线专网远程通信终端，分别从系统架构、硬件以及软件方面开展功能设计与开发，针对关键设计与参数指标进行了性能测试，并选取用电信息采集业务进行了适配性和功能测试。经测试表明，本文研发的远程通信终端可满足标准规范的性能要求，能够承载用电信息采集业务。

关键词：
电力无线专网

嵌入式系统

国网芯

远程通信终端

查看(11682)

电子元件与电路

一种检测SSAS远端电压补偿连接状态的简单方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190930

作者：金珊珊1，2，张东来3，王超2，王子才1，张华2

作者单位：1.哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001； 2.深圳航天科技创新研究院电力电子所，广东深圳518057； 3.哈尔滨工业大学(深圳) 机电工程与自动化学院，广东深圳518055

摘要：空间太阳阵列模拟器(Space Solar Array Simulator，SSAS)是模拟太阳能电池板在各种负载条件下的输出特性曲线，在航天器电源系统的地面测试领域有着广泛地应用。但是在实际测试环境中，太阳阵模拟器与被测航天器电源之间较长的测试线缆，严重影响了太阳阵模拟器输出I-V曲线的模拟精度，故一般采用补偿连接线的方式对模拟器的输出电压进行远端补偿。提出了一种简单的检测远端电压补偿端子连接线的连接状态的方法，并给出归一化的故障状态判断依据。该方法不仅仅适用于太阳能电池阵列模拟器设备中，也可应用于任何大功率电源需要对输出电压进行远端电压补偿的应用场合。

关键词：
I-V曲线

远端电压补偿

差分采样电路

故障连接状态检测

曲线模拟精度

查看(13832)

基于负反馈理论的信号调理电路设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191004

作者：江润东，姚金杰，王闽，王瑞瑞

作者单位：中北大学中北大学信息探测与处理山西省重点实验室，山西太原030051

摘要：零中频多普勒雷达的接收信号幅度通常会有较大的动态范围，而这较大的动态范围给信号采集带来了不便。针对这种接收信号具有较大动态范围的情况，从负反馈思想的角度出发，设计出了一个信号调理电路，该电路包含了低噪声放大模块、自动增益控制模块、无二极管精密整流模块和减法运算放大电路模块，实现了自动增益控制的功能。在经过计算机软件仿真之后制作硬件电路，经过调试电路功能达到要求。