一种高Q值高阶ΣΔ加速度计接口电路

由于具有较低的机械热噪声,高Q值加速度计在高精度低噪声信号检测领域应用广泛。在过采样率相对不高的情况下,针对低阶结构的高Q值加速度计接口电路性能受限于量化噪声的问题,提出了一种高阶结构的高Q值闭环ΣΔ加速度计接口电路,大大降低了数字接口电路基带内的量化噪声。为了保证该高阶系统的稳定性,设计了一种前置补偿器电路来提高电学阻尼。测试结果表明,该高Q值高阶结构系统稳定,相对于二阶结构而言对量化噪声的抑制能力大大提高。     

基于PID反馈的高Q值加速度计闭环检测电路

高Q值加速度计由于能够很好地降低热机械布朗噪声,被广泛应用于高精度低噪声检测领域,相应的闭环接口电路却成为其应用的困难之一.通过分析传感器的器件结构和动态响应,提出了一种基于PID反馈的闭环检测电路来克服传感器因高Q值造成的不利影响,改善系统的频率特性和动态响应.根据设计原理设计和测试了基于PCB板级的闭环检测电路.电...     

基于数字电路的二阶Σ-Δ调制微加速度计

为了简化模拟电路部分的设计,减少模拟电路的干扰,提出了一种基于数字电路的Σ-Δ调制微加速度计.在传统由纯模拟电路搭建的Σ-Δ接口电路基础上,将基于运算放大器的比例放大、微分、积分电路使用现场可编程门阵列(FPGA)进行实现.使用分立元件搭建了PCB板级电路,实现了采样频率为50 kHz的二阶Σ-Δ闭环调制接口电路.测试结果表明:该加速度计灵敏度为1.4 V/gn,系统基带内闭环噪声密度小于400 μgm/Hz1/2.     

高线性度全差分四阶ΣΔ微加速度计接口ASIC

为了降低电容式Sigma-Delta（ΣΔ）微机械（MEMS）加速度计的量化噪声,减小开关电荷注入和衬底噪声共模干扰,减小谐波失真,设计了一种全差分四阶ΣΔ加速度计的接口专用集成电路（ASIC）。提出了一种简单、有效的全桥平衡结构,减小了驱动信号变化时,运放输入共模的变化对电路的干扰;提出了双侧反馈结构,大大提高了系统线性度。设计完成了电荷积分器、全差分前置补偿电路、二阶积分器等电路。采用0.5μm两层金属两层多晶n阱CMOS工艺流片,测试结果显示：闭环系统噪声密度为75μg/Hz1/2,系统灵敏度为1.32 V/gn,非线性度0.085%,功耗40 mW。结果显示本次设计满足微加速度计接口电路的设计要求。     

电容式微加速度计的噪声分析

噪声是以微弱信号处理为特征的电容式微加速度计性能提高的主要制约因素。针对电容式微加速度计的噪声,详细分析和研究了其特性。首先分析了电容式微加速度计的系统噪声由机械热噪声和电路噪声两部分组成;采用热力学均分理论和集成电路噪声特性分别对机械热噪声和电路噪声进行建模、分析和计算,得到了机械热噪声等效噪声加速度和各级电路的噪声值。然后用自行设计的微加速度计表头和接口电路进行试验,实验结果验证了噪声模型的正确性,确认了电容式微加速度计电容检测电路—电荷放大器是最主要的噪声源。     

低热机械噪声MEMS加速度计设计

介绍了一种能够在大气条件下具备低噪声、高灵敏度特性的MEMS加速度计设计、制作与测试.器件采用梳齿电容检测方法,利用MEMS体硅加工工艺,实现了210对梳齿的加速度计制作.该加速度计不需要真空封装和阻尼孔就能实现低热机械噪声特性,其理论热机械噪声为0.018μg/√Hz.加速度计芯片在大气封装和无阻尼孔情况下Q值高达4...     

谐振式MEMS磁传感器接口电路设计

介绍了一种谐振式微系统（MEMS）磁传感器的接口电路,电路由驱动电路和信号检测处理电路组成。驱动电路采用直接数字频率合成器（DDS）产生磁传感器驱动信号,同时为检测电路提供同步信号;信号检测处理电路对磁传感器输出信号和 DDS 产生的同步信号进行同步解调,最终得到所需的磁场信号。最后对电路的性能和测试结果进行分析和总结。     

一种新型低噪声真空微电子加速度计的接口ASIC

真空微电子加速度计基于隧道效应而工作,其内部固有的低频噪声(如1/f噪声)大大降低其信噪比,而且也是影响精度和线性度的主要因素。采用混频技术和相关检测算法,本文研制和设计了一种新型低噪声接口ASIC(专用集成电路)。最后测试了加速度计的噪声和线性度,在0～200 Hz范围内输出信号平均噪声密度为69μV.Hz-1/2,线性度相关系数为99.99%,最大的非线性度为0.41%。通过实验结果可以看出该电路能大大改善加速度计的噪声特性和线性度,而且该电路设计思想能用于其它隧道效应加速度计。     

电容式加速度计的数字化处理电路及其与模拟电路的比较

介绍了对一种电容式MEMS加速度计处理电路的数字化工作,并对数字式加速度计系统的各个组成模块进行了分析,并与模拟处理电路的相应模块进行比较,给出了制约数字和模拟加速度计性能的因素.实验测试结果表明,数字式加速度计的零偏稳定性达到了0.21 mgn,相对模拟加速度计的零偏稳定性(1.02 mgn)提高了约5倍,噪声降低了3/5,数字式加速度计系统的性能有了很大的改进.这是由于数字系统采用了先进的解调算法,使得载波的信噪比有所提高,相位噪声有所降低.     

一种多位量化高精度加速度计系统设计

为了在保证系统噪声整形能力的基础上实现稳定的高精度微机械加速度计系统,提出了一种多位量化的高精度加速度计系统。通过应用静电力反馈线性化电路,实现了一种四阶多位量化微机械加速度计结构。该加速度计系统噪声水平均值低于-120 dB/√Hz,灵敏度0.63 V/g,等效输入加速度噪声约为4μg/√Hz。加速度计系统量程受限于电源电压和系统灵敏度,约为±3g。     

酸性环境中基于Ta_2O_5的场效应管pH传感器的研究

研制了一种基于Ta2O5敏感膜的场效应式pH传感器,此传感器对pH有较好的敏感性:pH为1~7的范围内呈现出-57.4 mV/pH的响应,漂移性约为3 mV,迟滞效应小于5 mV,且无明显酸误差。对此传感器的电化学阻抗谱进行深入研究,并采用不同的等效电路来拟合此Si/SiO2/Ta2O5/电解液体系的响应机理,得出最佳的等效电路模型为RC(CR)(C(RW))。对拟合参数进行分析,此Ta2O5敏感膜与不同pH的电解液接触时,敏感膜与电解液的界面作用最终会引起半导体硅中空间电荷的变化,进而引起整个传感器结构的电容变化。制作的pH传感器稳定性好,适合于生物冶金过程(pH为1~4)的长时间连续监测。     

基于数据复制和数字上变频的高速信号的产生

利用IQ数字上变频器AD9957,将高速DSP产生的基带信号上变到中频,再用混频器将中频变到需要的微波频段。对于基带信号的产生,高速存储器的数据复制和数字上变频技术是关键。对杂散和杂散抑制进行了分析。经过测试,本系统能够产生单音、多音和线性调频信号,调频中心频率达4.3 GHz,带宽大于10 MHz。     

基于FPGA的视频采集及转换系统设计

基于数字图像处理技术和FPGA（现场可编程门阵列）技术,针对高精度单色CCD视频传感器1010_M的输出规范,结合高速视频接口标准的需求,设计并实现了一种视频采集及转换系统。系统重点介绍了视频采集及转换系统硬件电路结构,软件设计流程,主要相关电路设计和FPGA逻辑设计,并给出测试结果。     

基于有限反馈机会波束的无线传感器网络

无线传感器网络中的传感器要把被监测的数据有效地传输到远端的收集器,且其节点的能量有限,为了提高衰落无线信道中无线传感器网络通信的有效性,提出基于有限反馈机会波束的无线传感器网络,基站设置多天线,传感器节点设置单天线,构成MISO系统,在每一时隙基站选择处于峰值状态的传感器节点进行通信。设置反馈门限,当传感器节点的接收信干噪比大于反馈门限时,对信干噪比进行量化,再将量化电平反馈给基站;否则,无需进行量化和反馈。以吞吐量最大化为原则设定最佳反馈门限和量化电平,在瑞利块衰落信道中对系统进行仿真,结果表明:随着节点数的增加,该系统的反馈数可降至传统模拟反馈的1%以下,大大降低了反馈量,提高了系统的效率和节点能量利用率。     

数字闭环石英挠性加速度计量化误差分析与实验研究

数字闭环方案可以减小模拟伺服方案中A／D转换环节所引入的精度损失,而量化误差是影响数字闭环石英挠性加速度计系统精度的重要因素之一。介绍了数字闭环石英挠性加速度计检测系统的工作原理,讨论了AD,DA位数的选择依据,基于现有硬件检测电路,软件上采取AD,DA降位使用的方法分析量化误差对闭环系统精度的影响。搭建数字闭环实验系统,实验结果表明：在一定范围内,随着AD,DA位数的降低,量化误差影响增大,闭环系统精度降低,与理论分析相吻合,为数字闭环加速度计的精度改善提供必要的理论指导和实验基础。     

基于模型的虚拟温度传感器设计

针对航空发动机控制系统的半物理仿真过程中实时温度场难以模拟、接口电路的温度通道不能检验等问题,提出了一种基于模型的虚拟温度传感器设计思路。在Matlab/Simulink平台上建立传感器的变时间常数算法模型,使用RTW-EC的自动生成代码工具基于数字信号处理器(DSP)C2000微控制器设计了虚拟温度传感器,进一步结合CCS集成开发环境(IDE)对所生成的温度传感器代码进行了处理器在环(PIL)验证。仿真结果表明:所构建的虚拟传感器能够高精度模拟真实温度传感器的特性,可以满足航空发动机控制系统半物理仿真试验的要求。     

自适应数字滤波技术在光纤陀螺SINS中的应用

光纤陀螺捷联惯导系统(SINS)对外界环境极为敏感,系统的输出信号中含有复杂的高频随机噪声,此噪声将导致系统的长时间导航精度较差。要进一步提升导航系统的精度,必须使用更为有效的滤波技术对器件的输出噪声做处理。传统的数字滤波器采用先验固定截止频率,它往往与实际截止频率存在偏差。为了更加有效地消除器件的高频噪声,提出一种基于稳态隐马尔科夫模型卡尔曼滤波器(HMM/KF)的自适应数字滤波设计方法,并用此方法设计的自适应数字滤波器处理光纤陀螺的原始输出信号,从而高效滤除陀螺仪输出信号中的高频随机噪声。     

基于模糊C-均值的无线传感器网络算法

在低功耗自适应集簇分层型协议算法的基础上,提出一种基于模糊C-均值的无线传感器网络算法。在簇形成阶段采用模糊C-均值方法根据基站预先指定的最优簇头个数Q,将整个传感器网络节点分成Q个簇,每个节点隶属于其中一个簇,在整个网络生命周期内,这个簇将固定不变。在新的一轮开始时,簇内簇头节点的选择基于节点的当前能量值。在数据传输阶段,在簇内通信采用单跳模式,簇间通信采用多跳模式。仿真实验表明,该算法具有可行性和有效性。     

基于DSP的嵌入式USB从机接口设计

通用串行总线（usB）作为过去几年里计算机和嵌入式领域的热点,推动了计算机外设的飞速发展。介绍Pc机与数字信号处理器（DSP）通过USB接口实现高速通信的一种设计方案。给出了硬件和软件接口电路的设计实现,系统中选用Cypress公司的CY7C68001EZ—USBSX2,为DsP（TMs320Vc5416）构筑与PC机之间的高速双向传榆通路,开发小规模主从式系统。该应用系统可以满足高速信号处理的要求,并具有速度快和可靠性高等优点。