ORCAD在HgCdTe红外探测器放大电路低噪声设计中的应用

以HgCdTe光伏型红外探测器的性能指标为基础对入射到探测器表面的辐射能量进行转换计算,并以所得的微弱电流信号为根据对探测器的前置放大电路和二级放大电路进行设计,利用仿真速度快、精度高的ORCAD仿真软件对所设计的低噪声、高增益放大电路的频率响应、电路的直流传输、温度和噪声分析等特性进行了较为全面的仿真.实验结果表明了本设计能有效放大微弱电流信号,可以在实践中验证其正确性和可行性.     

温度传感器校准系统中红外信号检测电路设计

为了提高红外探测器检测红外微弱信号的精度,采用晶体管恒流偏置电路,使用低噪声高速运算放大器构成了前置放大电路。运用电路理论建立放大电路的噪声等效模型,采用叠加法计算1级放大输出端的噪声电压。通过中温黑体炉红外辐射实验,测试电路性能,取得了500℃~700℃时的电压波形,计算得出信噪比为7.25×103。结果表明,红外探测器前置放大电路达到高信噪比、响应速率快、抗干扰强的应用要求,可以对红外微弱信号检测放大。     

基于nA级电流信号的多通道高精度采集系统设计

在大气成份和含量探测的傅里叶变换光谱探测技术中,红外探测器输出的电流信号一般极其微弱。本文针对电流信号频率为kHz级、电流强度在nA级的多元型红外探测器,通过分析系统噪声来源,选取高精度、低噪声的精密集成运算放大器,合理选取电路参数,设计了一种多通道微弱电流信号高精度采集电路。通过对电路性能进行分析,结果表明,该系统可以精确采集到nA级的1 kHz微弱电流信号,系统的噪声低,满足设计要求。     

HgCdTe柔性中波红外探测器放大电路设计及噪声分析

设计了一种应用于HgCdTe柔性中波红外探测器的微弱信号放大电路,该电路由电桥电路、调零电路及滤波电路组成。采用平衡电桥与仪表运算放大器INA333相结合的方式搭建电桥电路;并针对探测器直流分量过大问题,设计了可调零、带增益的信号处理电路;最后通过由二阶有源滤波器组成的滤波电路将高频噪声滤除。利用运算放大器的E_n-I_n噪声模型,对放大电路进行了噪声分析,并测试了探测器在弯曲状态下的响应性能。实验结果表明,所设计的放大电路增益为86 d B,噪声均方根值低于6.1 m V;柔性探测器的曲率半径为3 mm;当探测器光敏面上的光谱辐照功率为6.75×10~(-7)W时,产生的光电信号约102mV。     

空间遥感用InGaAs探测器低噪声电路系统设计

InGaAs短波红外探测器对于空间遥感有着重要应用价值。为了实现空间遥感仪器提出的高信噪比要求,首先要降低InGaAs探测器后端信号获取电路自身的噪声水平,其次利用热电制冷器对InGaAs探测器制冷,并通过连续式温度控制电路保证热电制冷器在温控过程中对探测器无干扰,使探测器稳定地工作在合适的温度点,这样才能满足仪器的信噪比要求。结果表明,信号获取电路与温度控制电路两部分有效结合,整个低噪声电路系统能明显提高仪器信噪比。     

红外光谱仪中微弱信号检测电路的低噪声设计

被动式傅里叶变换红外光谱(FTIR)遥感技术越来越多的应用在开放环境中探测目标化合物和气相鉴定,该文设计了基于HgCdTe光电导型红外探测器的红外信号检测电路,该电路在红外遥感系统中用作信号调理,具有高信噪比、高灵敏度的工作特性。根据探测器接收干涉光后输出的微弱电信号来设计微分电路和二级放大电路,运用标准的电路理论为检测电路建立等效噪声模型,通过叠加法计算出电路输出端总的电压噪声和信噪比,最后从工程设计角度提出了抑制噪声的方法。实验结果表明,检测电路在室温,一个标准大气压下能稳定的输出大气干涉红外光转换成的电信号,可实现对大气的红外遥测。     

热释电BST薄膜红外探测器噪声分析及前置放大电路设计

针对热释电红外探测中微信号放大时的低信噪比问题,在分析热释电红外探测器及前置放大电路噪声来源的基础上,提出了一种热释电红外探测前置放大电路.电路仿真表明,文中所设计的前置放大电路具有低频特性好、高信噪比、高增益的特点,能有效放大微弱信号.     

基于FPGA的红外光谱信号采集系统设计

介绍了一种基于现场可编程门阵列（field-programmable gate array, FPGA）的红外光谱信号采集系统实现方案,采用Altera公司的EP2C35系列的FPGA为控制核心,完成多路模拟开关切换、A/D转换、数据存取等功能,实现对64路红外光谱信号的采集。同时针对光谱仪输出的微弱直流信号,设计信号调理电路来抑制噪声,最后通过串口通信将数据传给上位机;简介了各功能模块的实现方案,并进行了实验验证,结果表明该系统的精度和可靠性高,并且最小可检测到0.23 μV的微弱直流信号,实际信噪比达到45 dB。     

一种新的随机共振模型的电路设计与信号检测实验研究

基于一种新的分段混合随机共振模型,设计实现了信号检测硬件电路;对不同噪声强度背景下的微弱周期信号进行了随机共振信号检测实验研究和分析;在相同参数和相同输入信号条件下,将该电路和连续双稳系统电路进行了信号检测效果对比实验。结果表明,该电路可以实现噪声背景下的微弱信号检测,在强噪声背景下,检测效果优于连续双稳系统。     

高信噪比红外信号采集电路研究

基于某制冷型红外焦平面探测器,介绍了一种高信噪比的模拟信号采集电路。使用了噪声分析法对电路噪声来源进行分析,建立了低噪声的信号变换路径;采用信噪比(SNR)和噪声等效温差(NETD)测试相结合的方法,对电路和成像组件指标进行评价;测试结果表明,组件SNR可达76 dB,NETD可达17.5 mK(环境温度300 K),信号采集过程中噪声引入量少,组件能够实现对远距离微弱小目标的探测。     

基于逐元暗电流抑制的红外探测器读出电路研究

在航天应用领域,大部分中长波红外探测器都工作在高背景下.由于线列碲镉汞(HgCdTe)红外探测器本身的暗电流较大且各像元的暗电流具有很大的非均匀性,采用常规读出电路方案时的输出信号动态范围过小,甚至部分像元的信号电压也无法读出.采用将电压 电流转换和电流存储单元相结合的方法,设计了一种具有逐元背景抑制功能的中波红外探测器线列读出电路.该方法不仅可以抑制不同像元的暗电流,而且还可以有效提高电路的信噪比,并可增大输出信号的动态范围.电路测试结果表明,在90 K低温下,电路输出摆幅为2V,输出电压的非均匀性下降了70％,因此该研究对中长波红外探测器的工程化设计具有重要的指导意义.     

Noise bandwidth suppression for low noise readout circuit

A new noise reduction circuit that suppresses noise bandwidth of the output stage is proposed for the readout circuit of an infrared detector operating at a high pixel rate. Using this circuit, it is found that the rms noise voltage of the output stage is effectively reduced from 87 to 52 μV at a pixel rate of 10 pixel/μs     

一种集成在DC DC芯片中的电荷泵锁相环设计

设计了一种集成在DC DC芯片中的电荷泵锁相环。其中鉴频鉴相器(PFD)在传统的D触发器结构的基础上增加了复位延迟电路的延迟时间,减小了鉴相“死区”;电荷泵采用充放电电流对称的源极开关结构,解决了电流失配和电荷注入作用的影响;另外,设计了一种可编程的由D触发器构成的分频器电路。基于CMOS工艺,采用Cadence仿真软件对其进行仿真,结果表明该电荷泵锁相环在锁定时间、频率范围、相位抖动等方面均达到了指定的性能需求,且工作特性较好。其性能指标是：电源电压2.4 V,频率调节范围250～750 kHz,锁定时间＜50 μs,相位抖动＜30 ns。     

一款低成本硅PIN光电二极管偏置电路的设计及应用

硅PIN光电二极管在微弱光信号检测领域的应用越来越广泛,但其效果会受到偏置电压等因素的影响,稳定性高、纹波系数小的偏置电压对准确获得被测信号来说是必不可少的。设计一款基于TPS61040电压转换芯片的硅PIN光电二极管偏置电路,并将其用于NaI(Tl)晶体的微弱光信号检测,取得了良好的效果。     

微弱光信号的光电探测放大电路的设计

分析了微弱光信号放大电路的基本工作原理,针对光电探测中对微弱信号放大带来的信噪比和稳定性问题,设计了一种低噪声光电信号放大电路,并给出了电路参数选择方法。     

光电检测电路设计及性能分析

针对微弱光检测技术的应用,介绍了一种光电检测电路的优化设计。分析了每一部分电路的工作原理,并将其与传统电路作了对比,突出了设计的优势。此外,用PSpice软件对电路进行了全面仿真,阐明了影响电路性能的关键指标和关键器件。最后对电路进行了实测,实验结果表明,该设计拓宽了可检光的动态范围,光电转换稳定,且信噪比高。     

基于ARM与有理数滤波的甲烷体积分数监测系统

介绍了一种甲烷体积分数数据采集系统.该系统运用分子辐射吸收理论的红外检测技术,设计了CH4体积分数检测的红外传感器,其具有响应速度快、能在恶劣环境下工作的优点.信号调理电路采用锁相放大器进行微弱信号检测,同时软件设计中采用有理数滤波算法进行数据处理,能显著提高系统的检测精度和稳定性.实验表明:测试精度约为5×106,可...