闭环加速度计CMOS接口电路

采用高压18 V CMOS集成电路工艺,设计了一种开关电容闭环加速度计接口电路芯片。芯片电路中包括开关电容型电荷敏感放大器,PID控制电路以及相关双采样电路。采用相关双采样技术并用大面积PMOS晶体管作前级放大器输入级来消除放大器的1/f噪声、失调电压及KT/C噪声;用高环路增益及静电力平衡技术消除后级电路的1/f噪声、电荷注入和时钟馈通。在相同电极的条件下,利用电荷检测与静电力反馈时域分离法,有效地消除了驱动馈通的影响。设计的芯片采用18 V电源电压供电,闭环加速度计刻度因子为420 mV/g,噪声密度为10 μg/ Hz ,芯片面积为15.2 mm²。     

PVDF谷物传感器减振结构的动力学分析

为了实现联合收割机工作过程中谷物损失量的实时测量,研究以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)压电薄膜作为敏感元件的谷物检测传感器,通过由电荷放大、带通滤波、包络检波和电压比较器等构成的信号调制电路,实现谷物冲击信号的检测.为了减小联合收割机振动的干扰,传感器设计为双层隔振结构,分析了减振系统的动力学特性,数值模拟瞬时冲击作用下的响应.将传感器安装在联合收割机振动筛尾端支架上进行谷物检测实验,结果表明,通过合理选择减振材料和调制电路参数,传感器能够从振动噪声背景中有效提取谷粒冲击信号.     

CCD噪声模型的仿真和测试

通过研究CCD(电荷耦合器件)相关电路的各种噪声源,深入分析了各种噪声的特性,建立了CCD的电路噪声模型和数学模型,并通过MATLAB仿真软件对噪声模型进行了仿真,最后把仿真结果与实测噪声信号进行比较,验证了模型的正确性。通过对电路噪声模型的分析,以寻求更好的抑制CCD相关电路噪声的方法。     

振动传感器信号调理电路设计及分析（英文）

基于压电式传感器能把振动或冲击的加速度转换成与之成正比的电荷这一原理,提出了该类型传感器的等效电路。设计了基于采集测量系统的压电式传感器电荷/电压转换电路,分析了电路中关键元器件——反馈电容的温度特性对于转换电路输出的影响,对不同类型滤波器进行了特性分析,并根据实际传感器带宽配置了相应滤波电路。通过试验表明,该信号调理电路能有效滤除振动信号中的噪声信号,并能获取精确的振动信号。     

电容式微机械惯性传感器信号检测技术研究

针对具有差分电容接口的微机械惯性传感器提出了一种基于电荷放大器和相关检测技术的接口电路方案.采用电荷放大器作为电容-电压转换电路,来去除传感器本身以及传输导线引起的寄生电容的干扰.利用PSPICE模拟了桥路的不对称性对电路输出的影响,经过比较采用单载波差分电桥结构以进一步增大电容检测的灵敏度.采用相关检测技术进行解调,通过解调电路对前置输出电压和载波信号进行相关运算从而消除电路的宽频噪声;给出了包括布线、接地、去耦等电路工艺的设计原则.采用一组标定电容作为传感器的模型进行了实验,实验电路灵敏度可以达到195V/pF,最小分辨率为1fF.采用该方案能够满足对普通精度的电容式微机械惯性传感器信号的检测.     

微小容差检测系统中基准源的设计与应用

为进一步提高fF级微小容差数据采集系统精度，满足10^-4～1 Hz测量频带内μV级电路噪声测试需求，采用平均值电路形式的AD780基准源电路，替代原有采集系统中模数转换芯片AD7712的内部电压基准。仿真分析AD780基准源的频域噪声满足指标要求，实测对比AD780与AD7712内部电压基准的时域、频域噪声，以及2种基准源下系统的采集精度与频域本底噪声。实测结果表明：在AD780提供外部电压基准的条件下，指标频点处噪声分辨率为■，对比内部基准条件下提高了3.34倍。该设计进一步提高了系统检测精度，为分析测试微小容差检测电路的低频噪声特性及提高电容传感分辨率提供了必要条件。     

基于CMUT的超声波信号检测及放大电路设计

超声波信号检测及放大是搭建水下超声系统的基础,当微型电容式超声换能器(CMUT)处于接收状态时,电容值变化量为pF级,这对信号检测与放大电路设计提出了很高的要求。在进行了CMUT工作原理分析、C-V特性测试、电荷放大原理理论分析、仿真及实验后,所设计的电路灵敏度可达到2.5 V/pF,该电路性能优良,可集成度高,可推动CMUT的广泛应用。     

闭环电容式微加速度计全差分CMOS接口电路

提出了一种用于电容式微加速度计的低噪声、高线性度全差分接口电路.基于开关电容检测技术,该电路采用一种新的双路反馈结构来提高系统线性度,并采用2 μm n阱CMOS工艺完成芯片设计.仿真结果证明,电路中采用的双路反馈和全差分检测结构使系统的线性度达到0.01%.加入经过优化设计的比例-微分-积分控制器后,有效减小了系统稳...     

时分复用数字闭环电容式微加速度计接口电路

为实现电容式微加速度计的数字输出闭环,设计了一种数字输出闭环ASIC(Application Specific Integrated Circuit)接口电路,以降低电路输出噪声并提高测量量程。对已有的电容式微加速度计ASIC电路进行了改进,分时段在中间极板上加载差分电容读出信号和由脉宽调变(PWM)波控制的反馈信号,然后由控制器实现闭环,利用Sigma Delta调制器实现模数转换。通过分析差分电容读出电路和Sigma Delta调制器的原理和特性,建立了该数字输出闭环电容式微加速度计的模型,进行了系统的设计与仿真。实验结果表明,该数字输出闭环电容式微加速度计的噪声水平为9.6μg/√Hz,量程为±3g。这些结果验证了时分复用方案的可行性和本文所提出模型的正确性。     

航空ZTEM磁传感器调理电路低噪声优化设计

航空Z轴倾子电磁测量系统(ZTEM)空心感应磁传感器的感应线圈具有源阻抗大的特点,并且调理电路需要设置高通滤波器来抑制低频干扰。为实现电路的低噪声设计,针对感应线圈源阻抗大的问题,第一级采用以差分结型场效应管(JFET)对管为核心器件的负反馈结构,通过对第一级电路进行噪声建模,得出只有当JFET电压噪声是唯一主要噪声源时,电路整体性能最优的结论;针对低频部分,由于高通滤波器影响导致电路噪声特性被抬高的问题,通过优化第一级电路增益和高通滤波器截止频率的方法得以改善。实验结果表明,该电路结构简单,调试方便,其电流噪声为11 fA/√Hz,电压噪声为4 nV/√Hz@30Hz和2 nV/√Hz@1kHz。与超低噪声放大器LT1028和OPA827的对比实验表明,自制电路在ZTEM空心感应线圈动态阻抗范围内,噪声性能优异,满足ZTEM信号调理电路低噪声优化设计的预期要求。     

基于有载品质因数的低抖动时钟电路研究

抖动作为衡量时钟信号质量的重要指标,对电子系统的性能具有重要意义。数据采集系统要获得良好的信噪比,就必须要有高性能低抖动的时钟信号。本文应用相位噪声与抖动的关系,同时结合相位噪声Leeson模型,研究了时钟信号发生电路的抖动及相位噪声特性,分析了电路有载品质因数QL对抖动的影响,并给出了电路主要器件与抖动关系的显性表达式。以一种100 MHz低抖动时钟信号发生电路为例,进行了理论分析、仿真和实验验证,并将其应用到2.5 GHz采样时钟信号发生电路中进行了对比测试。结果表明,提高电路的有载品质因素QL可以明显改善其抖动及相位噪声特性。     

A general approach to low noise readout of terahertz imaging arrays

This article describes the theory and design of an ultra-low noise electronic readout circuit for use with room temperature video-rate terahertz imaging arrays. First, the noise characteristics of various imaging detectors, including low resistance bolometers and high resistance diodes are discussed. Theoretical approaches to white and 1/f noise mitigation are examined, and a corresponding low-noise readout circuit is designed, built, and tested. It is shown that the circuit is capable of achieving detector limited noise performance for use in room temperature terahertz imaging systems. A thorough noise analysis of the circuit provides the necessary information for applying the readout circuit to any type of imaging detector, and more generally, any measurement of small signals from various source impedances in the presence of white and 1/f noise. W-band measurements of an 8-element, high-resistance detector array, and a 32-element, low-resistance detector array demonstrate the usefulness of the readout circuit. Finally, recommended circuit configurations for various detectors in the literature are provided, with theoretical performance metrics summarized.     

调频连续波(FMCW)雷达信号调理电路

文中给出一种应用于调频连续波(FMCW)雷达的信号调理电路。该电路采用低噪声前置放大器、对数主中放和具有频域压缩功能的滤波器。实验表明,该电路小信号增益大于100dB,动态范围大于80dB,具有较高的信噪比和优良的滤波性能,可有效地提高FMCW雷达的抗干扰能力。     

CY泵提高性能指标的新方法和降噪措施

基于开路式原理改造闭路式泵，是一种提高轴向柱塞泵综合性能指标的新方法，这种方法不用更换轴向柱塞泵中的任何零部件，只是改动其中几个零部件的形状或尺寸，就可以达到自冷却、自润滑、去掉泄漏回油管路、提高自吸转速、降低泵温、提高使用寿命的目的，同时，采用特殊的降噪措施，可达到最佳的噪声控制效果。     

微弱信号选频放大电路的研制

为提高弱信号检测中的信噪比,常采用选频放大电路放大微弱信号,然后利用自相关检测技术只提取所需信号,抑制噪声干扰信号.介绍了无限增益选频放大电路的研制技巧:第一级选频放大电路必须选择低噪声运算放大器,当使用超低噪声的运放时,电阻的热噪声是主要噪声源,串联在输入端的电阻其阻值应比较小.各级选频放大电路都必须选用温度系数小的电阻和电容,其中电容对频率的稳定性影响更大.在PCB布线时采用一点接地方法,避免后级电路通过电源和地线反馈至前级电路引起自激.研究表明,当选频放大电路输入端短路时,末级输出噪声超过30mVpp,就比较容易出现自激振荡.这可以作为确定选频放大电路极限放大倍数的依据.     

杂散电容对交流法微电容测量电路噪声特性影响的分析

对电容成像交流法微电容测量电路由杂散电容导致的测量噪声进行了研究.利用运算放大器的噪声模型,对运算放大器输入电压噪声、输人电流噪声以及周边电阻元件的热噪声通过杂散电容作用于交流法微电容测量电路输出的影响进行了理论分析,给出了测量电路输出中噪声峰峰值的理论计算公式并进行了实验验证.理论分析及实验结果表明:交流法微电容测量电路前级运算放大器输入电压噪声通过测量端与地之间的杂散电容形成的噪声是该微电容测量电路输出噪声的主要来源.最后给出了电容成像系统前级运算放大器选型的指导原则.     

An 80-MHz, 14-bit bandpass mash sigma–delta/pipeline A/D converter with 5 MHz bandwidth for third generation mobile communication systems

In this paper a bandpass MASH (multi-stage noise shaping) sigma-delta (ΣΔ) modulator is presented. A SNR (signal to noise ratio) of at least 85 dB (equivalent to a resolution of 14 bits) has been achieved over a 5 MHz band around an intermediate frequency (IF) of 20 MHz using a clock frequency of 80 MHz. This performance is obtained using a sixth order bandpass ΣΔ modulator followed by a 10 bit pipeline converter. The proposed circuit has been extensively simulated, both at behavioral and at circuit level, and results are reported.     

光纤光栅微弱信号检测的解调电路

为了在光纤光栅匹配解调系统中实现对光纤光栅微弱信号的检测与处理,在应用微弱光电信号检测原理的基础上设计一种高信噪比、高检测精度的解调电路,该解调电路采用低噪声电路元件参数选取原则和前置放大器设计的一般方法,在雪崩光电二极管与信号数模转换之间采用互阻放大器、巴特沃斯滤波电路和多级放大电路,实现了电路的最佳噪声匹配,有效地抑制了电路的噪声和干扰。该解调电路在光纤光栅匹配解调系统中具有很高的信噪比和测量精度,且具有很好的灵敏度,在测量低频率振动信号试验中具有优异的性能。实验表明:该电路解调系统在25～200 Hz正弦激励振动信号下具有很好的低噪声性能,精确的测试出振动信号,同时该电路所采用的方法与措施对其他测量系统也有借鉴意义。     

基于马赫增德尔调制器的相位式激光测距

为了提高相位式激光测距的精度,提出以马赫增德尔调制器作为外调制器,提高调制频率以提高测距分辨率。介绍了射频相位式激光测距试验装置的组成,该系统以小数分频锁相环产生1.5 GHz左右正弦调制信号,采用马赫增德尔调制器对光波进行强度调制,并以差分式测量的方法抵消温度引起的相位差漂移,将信号下变频后按相关法计算相位差。试验表明,由光电探测器噪声和电路噪声引起的相位差漂移小于0.15°,该测距装置的测距误差在±0.05 mm以内。     

Model tracking dual stochastic controller design under irregular internal noises

Although many methods about the control of irregular external noise have been introduced and implemented, it is still necessary to design a controller that will be more effective and efficient methods to exclude for various noises. Accumulation of errors due to model tracking, internal noises (thermal noise, shot noise and 1/f noise) that come from elements such as resistor, diode and transistor etc. in the circuit system and numerical errors due to digital process often destabilize the system and reduce the system performance. New stochastic controller is adopted to remove those noises using conventional controller simultaneously. Design method of a model tracking dual controller is proposed to improve the stability of system while removing external and internal noises. In the study, design process of the model tracking dual stochastic controller is introduced that improves system performance and guarantees robustness under irregular internal noises which can be created internally. The model tracking dual stochastic controller utilizing F-P-K stochastic control technique developed earlier is implemented to reveal its performance via simulation.