低压光电式烟雾探测器ASIC设计

基于0.25 μm 5 V/12 V 1P3M高压BCD (BJT/CMOS/DMOS)工艺设计实现了一款独立式低压光电式烟雾探测器专用集成电路(ASIC).分析了系统原理,重点设计了烟雾探测和DC-DC升压电路.其中,烟雾探测电路通过对光电流信号依次进行积分、6 bit ADC量化以及与限制值比较等处理来判断是否有烟雾,电路内部嵌入了多次可擦写(MTP)存储单元用于限制值的数字编程,提高了探测精度和终端产品的生产效率.DC-DC升压电路可将1.8～5.5V的输入电压转换为3.3～12 V的输出电压,用于驱动蜂鸣器和LED等负载.测试结果显示,芯片的功能和性能指标达到设计要求,待机静态电流仅约0.6 μA,对低至0.9 nA的输入光电流信号可进行有效探测.     

基于固态光电倍增管的放大电路及电源电路设计

固态光电倍增管（SSPM）作为一种新型的光电探测器件,具有广泛的应用。研究并设计了固态光电倍增管的外围电路、前置放大电路和电源电路。应用软件仿真验证了放大电路的可行性,优化了反馈电容参数,使电路性能达到最佳。为实现设计的小型化和简洁化,设计并制作了电源电路,实验结果表明,输出电压均值为30.4 V,满足设计要求。     

自适应增益光电探测电路设计

在激光模拟实兵对抗系统中,为解决传统光电探测电路受环境影响大,系统不稳定、检测效能低的问题,设计了一种基于单片机的增益自适应光电探测电路。在传统光电探测电路的基础上改用两个对称分布的跨阻放大反馈电路,消除光电探测器偏置分量,抑制前置放大电路的系统噪声;采用自动增益控制电路使不同射击距离下输出信号幅值保持稳定;采用多级滤波的方式去除信号的直流分量并有效抑制背景噪声,为信号的进一步处理提供准备。通过实验验证与TINA-TI仿真分析结果表明,该光电探测电路可以实现增益自适应变化,在不同入射距离下输出电压幅值基本稳定在2 V左右。其性能明显优于传统固定增益电路,极大地提高了对光电信号的探测能力,该结果验证了本文提出的光电探测电路设计的科学性和可行性。     

双驱动足压电平台驱动电源设计

根据双驱动足压电平台的驱动特性,设计了相应的驱动电路。该电路为可控电压源,具有信号π/2延迟和低频线性放大的特点,线性度好。由PSoC3发出频率、幅值连续可调的驱动信号和相应的偏置信号,经硬件电路实现信号的处理和电压、功率放大,放大范围为0~220V,可通过置换更高性能的场效应管实现更大范围的电压输出。硬件电路分为信号处理部分和功率放大部分。信号处理部分主要是进行分频和信号偏置,功率放大部分进行电压放大和功率输出。针对三极管放大时的工作参数的分布特性,使用电压跟随器实现波形的反对称修正和跟随。用集电极输出的方式实现电压放大,有一定的输出内阻,因压电叠堆的大容性特性,只适用于1kV内的低频输出。     

半导体激光器自动功率控制电路设计

设计了半导体激光器恒定功率驱动电路,采用负反馈运算放大电路构成恒流源,电容充放电模块构成稳压环节,以高精度电流检测芯片MAX4008监测PIN光电探测器探测电流,以此为基准,引入功率反馈环节,稳定输出功率。阐述并分析了电路原理与实验结果,表明电路运行稳定,实现了精确的自动功率控制。     

电流激励神经信号再生电路

介绍了一种电流激励神经信号再生电路,该电路由探测电路和激励电路组成。探测电路由全差分运算放大器和仪表放大器组成。全差分运算放大器从神经元上端探测并放大神经信号,仪表放大器对信号进一步放大。最后激励级的跨导放大器将电压线性的转化为电流。电路采用CSMC0.5μmCMOS工艺设计,芯片版图尺寸为0.93mm×0.60mm。芯片的仿真结果为：在±2.5V供电电压下,功耗为8.1mW,输出电流最高可达0.357mA,输出电阻为152kΩ,总谐波失真小于1.9%。     

光电探测放大器的噪声分析

对光电探测放大器的复杂噪声特性进行了分析,研究了光电探测放大器的反馈电阻噪声、输入端电压噪声及电流噪声的特性。通过对放大电路波特图及电压噪声频谱特性的分析,得出输出电压噪声的计算方法。结合具体电路,通过计算电流、电阻及电压噪声,总结出减少光电探测电路噪声的设计原则。     

一种应用于OLED显示驱动芯片的CMOS升压型PFM DC-DC转换器设计

由于DC-DC芯片工作模式的多样性,电源转换器的系统结构有多种不同选择。为了电源模块的安全可靠,往往需要多种保护电路模块。文中从系统的角度,阐述了适合于OLED显示驱动电路的PFM工作模式的升压DC-DC电源转换器的原理。在此基础上,设计了一种应用于OLED驱动电路芯片的升压DC-DC电路。当输入电压为2.4～4.2V时,输出电压可以达到15V,负载电流最大可以达到50mA,纹波电压小于200mV。这个设计可以与OLED驱动芯片集成在一起,实现OLED驱动芯片和电源管理芯片的集成。     

大电流窄脉冲激光器驱动芯片设计

脉冲式半导体激光器的出光质量直接影响探测精度。针对激光探测系统小型化的需求,设计一款面积小、集成度高的激光器驱动芯片。该芯片使用新型3D堆叠式封装技术将栅极驱动管芯与功率场效应晶体管管芯集成,并在中间添加双面覆铜陶瓷基板实现两管芯互连。该封装形式既提高了芯片的散热能力,又增强了过流能力。首先对激光探测发射模块现状进行详细介绍,引出了激光器驱动芯片的设计思路与方法,并给出了具体的封装设计流程。对栅极驱动电路与版图进行设计,使用0.25 μm BCD工艺制造栅极驱动芯片。在完成激光器驱动芯片封装后,搭建外围电路进行测试,使该芯片驱动860 nm激光器,芯片供电电压为12 V时,输入电平为3.3 V、频率为10 kHz的PWM信号,芯片输出脉冲宽度为180 ns的窄脉冲,其上升、下降时间小于30 ns,峰值电流高达15 A,可以使激光器正常出光,满足探测需求。芯片具有超小面积,约为5 mm×5 mm,解决了传统激光器驱动电路采用多芯片模块造成探测系统内部空间拥挤的问题,为小型化提供新思路。     

高增益S波段小型化200 W功率模块研制技术

采用多级射频放大电路以及高压脉冲调制技术,实现了S波段高增益小型化200 W功率模块的研制。驱动放大电路采用GaAs功率单片进行功率合成;末级放大电路依托栅长(0.5 μm) GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)芯片,选取多子胞结构来改善热分布,通过内匹配技术设计完成了双胞总栅宽24 mm GaN芯片的匹配网络,并设计高压脉冲调制电路提供电源,成功研制出了小型化的S波段200 W内匹配GaN功率模块。测试得出该模块实现了在输入功率10 dBm,栅极电压-5 V,漏极电压32 V,TTL调制信号输入条件下,输出频率在3.1~3.5 GHz处,输出功率大于200 W,功率附加效率(PAE)大于55%。模块实际尺寸为2.4 mm×38 mm×5.5 mm。     

变形镜驱动器驱动电路的设计

为了实现多通道变形镜驱动和控制,设计由6组模块组成的变形镜驱动器。其中每块模块包括硬件部分和软件部分,硬件部分设计包含电源设计、接口设计、D/A转换及放大设计和FPGA设计,其旨在接收驱动电压组成的矢量数据,并把这些数字信号经D/A芯片转换成模拟电压,随后经射随和高压放大电路输出,作为变形镜陶瓷单元的驱动电压。软件部分设计包含FPGA设计和NIOS设计,其中FPGA从矢量驱动数据中提取属于该驱动模块16个通道的驱动电压,并把每个通道的驱动电压,按D/A转换芯片的时序要求,以串行方式把数据发送给对应的D/A芯片,完成对变形镜陶瓷单元驱动电压的输出。NIOS程序旨在实现对上位机指令的处理和反馈,完成对驱动模块参数的配置、调试和保存以及数据源切换、通道电压设置等功能。实验表明,变形镜驱动器不仅能以200 f/s的速率对96单元变形的镜波前校正功能进行控制,而且能够正确完成与上位机的信息交互。     

恒流LDO型串联大功率白光LED驱动器的设计

介绍了一种LDO型串联大功率白光LED恒流驱动控制器的设计.该电路包括LDO、带隙基准电压源、反馈电路、电流传感取样电路、大功率驱动电路五个部分.芯片采用9 V供电,利用片内集成的LDO电路输出5 V电压,作为控制部分的电源电压.采用台积电0.35μm 2P4M N阱CMOS标准工艺完成设计.Spectre仿真结果表明,当电源电压在±10%之间跳变或环境温度在0℃～100℃之间变化时,芯片可为3 W白光LED提供350 mA恒定驱动电流,误差小于±0.5%,电源利用效率可达76.17%以上.     

高压、高效率白光LED驱动电路的研究与设计

设计了一种高效率的高输入电压,恒定电流输出的白光LED驱动芯片.采用高压工艺,以脉宽调制(PWM)峰值电流的控制方式,实现了宽范围电压输入、恒定电流输出的LED驱动芯片的设计.内部集成了带隙电压基准源,产生0.25V的参考电压.芯片设计采用了高压横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDDMOS),设计了电压预调整电路,实现了输入电压范围在85V-400V间变化,输出电流在1毫安到1安培间设定.芯片仿真结果显示电能转换效率最高可达90%以上.     

MAX038芯片在波形发生器中的应用

电压波形函数发生器在工业设备领域应用很广泛.如能用较少的成本设计出稳定度和精度都很高的波形产生电路,无疑会增加它的应用价值.在设计中应用高频波形发生器MAX038芯片,辅以程控电压放大芯片PGA202和由集成运放ADOP37组成的电压跟随驱动电路,实现了一个低成本、高精度、输出频率连续可调,具有较强驱动能力的电压波形函数发生器.     

窄脉冲激光探测电路分析与设计

光电检测电路的设计对激光探测系统的性能有重要的影响。针对窄脉冲激光的时域特性,对窄脉冲激光电路设计进行了详细的分析,包括光电二极管的偏置电压对检测电路的影响、光电流转换方式对信号带宽影响等。为提高探测系统信噪比,对放大电路、补偿电路的带宽设计提出优化方法,给出窄脉冲激光探测器的前级放大电路参数设计的依据,并对探测电路优化及设计方法进行了详细论述,为光电检测电路的设计提供了有效的设计方法。     

PIN光电探测器低噪声前置放大电路设计

该文设计了一款PIN光电探测器的低噪声前置放大电路,选用低噪声器件,设计带通滤波电路,实现阻抗匹配,消除噪声。该电路由＋15V和±5V三电源驱动,照射激光波长λ=850nm,光脉冲频率f=10kHz,光脉冲宽度τ=20ns。通过软件仿真及实物测试,达到响应度Re（V/W）≥2×10^5,上升时间Tr（ns）≤13,暗噪声电压峰峰值VN（mV）≤10,闭环增益A（dB）≥60等指标,表明该文方法可以为低噪声前置放大电路设计提供指导。     

红外焦平面读出电路片上驱动电路设计

线列红外焦平面读出电路在正常工作时需要提供多路数字脉冲和多路直流偏置电压。本文基于0.5 μm CMOS工艺设计了一款驱动电路芯片,为电容负反馈放大型（CTIA）读出电路（ROIC）提供驱动信号。电路芯片采用带隙基准电路产生低噪声低温漂的直流偏置电压,采用数字逻辑电路生成CLK1,CLK2,RESET等八路数字脉冲。仿真及测试结果表明：驱动电路芯片输出的数字脉冲及偏置电压符合设计值,可驱动CTIA型线列红外焦平面读出电路稳定工作。     

一种用于隔离放大器的微机械开关

介绍了一种新型的隔离放大电路,采用微机械开关实现“飞电容”结构。这种隔离放大电路具有许多优点:电路结构简单、尺寸小、成本低、隔离电压高、电磁兼容性能优良,很容易组成多通道隔离电路等;在30V驱动电压下测试,微机械开关的延时小于50μs,隔离电压大于110V。对设计、制造出的微机械开关隔离放大器进行了测试,证明该电路的精度优于2%。     

中小屏幕TFT-LCD驱动芯片的输出缓冲电路

在分析中小屏幕TFT-LCD驱动芯片的负荷特性的基础上,提出了一种新型的驱动电压输出缓冲电路结构.通过负反馈动态控制输出级的工作状态,具有交替提供拉电流和灌电流的驱动能力,可有效抑制输出电压的波动.与传统的两级运算放大器电路相比,该电路结构简单,稳定性能好,降低了静态功耗并节省了芯片面积.采用0.25μm CMOS工艺设计并实现了两种不同输出电压的缓冲电路.HSPICE仿真结果表明,输出电压缓冲电路的静态电流为3μA,Offset电压小于±2mV.同时,当TFT-LCD的驱动电压在-8～ 16V之间切换时,输出电压的波动范围小于±0.4V,输出电压的恢复时间小于7μs.经对工程样片的测试知,其性能完全满足中小屏幕TFT-LCD驱动控制芯片的要求.     

电子倍增CCD驱动电路设计

提供了一种针对电子倍增CCD(EMCCD)驱动电路的设计方案。通过FPGA编程产生符合EMCCD时序要求的信号波形,采用EL7457高速MOSFET驱动芯片对FPGA输出信号进行电平转换以满足EMCCD驱动电压要求,并由分立的推挽放大电路驱动高电压信号,输出电压20~50 V可调,像素读出频率达5 MHz。实验结果表明,该驱动电路能够使EMCCD正常工作输出有效信号。