压电谐振器数字化闭环驱动电路

为使微机电系统(MEMS)压电谐振器工作在谐振频率点并使其输出信号幅值稳定,该文采用基于现场可编程门阵列(FPGA)数字化的双闭环控制算法来实现共振频率跟踪和稳幅激励,数字化双闭环控制算法包含锁相闭环算法和稳幅闭环算法;采用模数转换器(ADC)对压电谐振器输出信号采样,使用两路正交信号对被采样信号的相位和幅值解调;采用数字锁相环技术实现了压电谐振器谐振频率的跟踪激励。为减小压电谐振器在谐振处输出信号幅值的波动,采用数字稳幅技术实现了压电谐振器输出信号幅值的稳定控制。实验结果表明,电路能将驱动信号和输出信号相位差锁定在93.89°~95.95°,输出信号的幅值稳定在496~504 mV,达到了很好的谐振频率跟踪和稳幅效果。     

提高光电轴角编码器细分精度的改进粒子群算法

为提高光电轴角编码器的细分精度及莫尔条纹光电信号的细分倍数,设计了一种基于改进粒子群算法的信号正弦性修正方法。首先,根据莫尔条纹光电信号的数学模型,分析信号质量指标对细分误差的影响;并从编码器的制作、调试、使用等环节出发,指出信号细分误差产生的根本原因;然后,对改进粒子群算法的基本原理和实现步骤做了具体阐述;最后,以21 位光电编码器为实验对象,依据其精码转换的方波信息实现精码信号的自适应采样,同时应用改进算法对采集的编码器原始光电信号进行数据预处理,通过辨识信号模型中的3 个待定参量,直接实现信号等幅性偏差、稳定性偏差、正交性偏差的修正;对算法处理后的莫尔条纹信号进行细分精度检测,实验结果表明:编码器细分误差峰值由19.08降低到2.86,细分精度明显提高。     

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。     

基于CORDIC算法的正交信号源实现

正交型数字锁相放大器中正交信号参考源对于数字锁相放大器的性能有着重要的影响,根据CORDIC算法在FPGA上设计数字正交信号源,实现了直接数字频率合成(DDS)技术中的相位/幅度转换模块,可输出高精度的正交参考信号,避免了用ROM实现相幅转换时硬件开销过大及处理速度受限制的问题。首先介绍了DDS的工作原理,同时对基于CORDIC算法的相幅变换方法进行了详细叙述,利用CORDIC算法计算正余弦值,最后对整体模块进行了仿真和实验测试,输出中心频率可调的正交信号,实现了高精度的正交信号源。     

基于PWM方式的激光语音通信研究

基于PWM调制方式,设计了激光语音发射模块和接收电路模块。利用TL494芯片将语音信号进行PWM调制,驱动激光二极管发光。光电三极管接收光信号后,经放大、低通滤波进而解调、功放后驱动扬声器发声。采用PWM调制可有效减小信号幅值及光电器件的非线性对信号质量的影响,可抑制通讯过程中的干扰,实现信号的有效传输。     

一种相位准确度高幅值失配度低的正交LO驱动电路

提出了一种工作在1.1～1.2GHz的相位准确度高、幅值失配度低的正交LO驱动电路.它主要由高频放大器、二阶的无源多项滤波器、相位和幅度校准电路(PMCC)组成.PMCC是一种利用前馈技术实现的低功耗电路,大大提高了正交信号的正交性,降低了相邻支路信号的幅值误差.仿真结果表明,经过PMCC校准后,输出正交信号的相位误差可以降低大约一半,而幅度误差可以降低到原来的十分之一.PMCC可直接驱动混频器,无需额外的驱动电路.本设计已经用TSMC 0.25μm CMOS工艺实现并进行了验证.测试结果表明本文提出的校准电路能够获得高正交性(＜2°)和低幅值误差(＜0.1%)的正交信号,测试的最大功率增益为5.25dB,在2.5V的电源电压下,消耗的电流约为6mA,芯片面积为1.0mm×1.0mm.     

一种相位准确度高幅值失配度低的正交LO驱动电路

提出了一种工作在1.1～1.2GHz的相位准确度高、幅值失配度低的正交LO驱动电路．它主要由高频放大器、二阶的无源多项滤波器、相位和幅度校准电路（PMCC）组成．PMCC是一种利用前馈技术实现的低功耗电路，大大提高了正交信号的正交性，降低了相邻支路信号的幅值误差．仿真结果表明，经过PMCC校准后，输出正交信号的相位误差可以降低大约一半，而幅度误差可以降低到原来的十分之一．PMCC可直接驱动混频器，无需额外的驱动电路．本设计已经用TSMC 0.25μm CMOS工艺实现并进行了验证．测试结果表明本文提出的校准电路能够获得高正交性（＜２°＝和低幅值误差（＜０.１％＝的正交信号，测试的最大功率增益为5.25dB，在2.5V的电源电压下，消耗的电流约为6mA，芯片面积为1.0mm×1.0mm．     

莫尔条纹光电信号自动补偿系统

为了保证高精度光电编码器在恶劣工作环境下的精确测量,建立一种基于高分辨力数字电位计+DSP+CPLD的莫尔条纹光电信号自动补偿系统。首先,介绍了自动补偿系统的工作原理及构成,并设计了系统使用过程中的工作模式;融合莫尔条纹信号各个偏差的补偿算法,建立了光电信号细分误差的综合补偿模型;然后,具体阐述了系统的硬件设计、相关软件设计,并分析了补偿系统自身存在的系统误差;最后,以24位光电编码器为实验对象,对该补偿系统进行测试分析,实验结果表明:自动补偿系统可实现编码器精码信号直流电平漂移、等幅性偏差、正交性偏差及二次、三次、五次谐波偏差的综合补偿,可使实际的静态细分误差减小0.61。该系统可用在编码器的工作现场,实现莫尔条纹信号细分误差的自动修正。     

基于可调光延迟线的微波光子零中频接收机研究

提出了一种基于可调光延迟线的微波光子正交解调技术,并基于该技术设计了微波光子零中频接收机。通过调节光延迟线实现本振信号的90°移相,并采用波分复用方法在共用的级联马赫-曾德尔调制器结构中实现两条正交链路的射频信号与本振信号的混频,从而提高了光正交解调的幅相一致性。所设计的微波光子零中频接收机可对光正交解调之后的中频处理器件如光电探测器、滤波器以及模数转换器等引起的链路幅相不平衡进行数字补偿。经数字幅相失衡补偿后,微波光子零中频接收机在中心频率为12 GHz、瞬时带宽为4 GHz的工作频段内测得幅度不平衡小于0.4 dB,相位不平衡小于1.5°,镜频抑制度大于45 dB,最高镜频抑制度可达79 dB。     

光电位移信号新型细分方法及系统设计

为提高光电轴角编码器的分辨力,提出一种新型莫尔条纹信号细分方法并建立基于FPGA的光电位移信号倍频系统.根据理想莫尔条纹光电信号的数学模型,利用多倍角正余弦信号的函数性质,将原始莫尔条纹信号推导为n倍频的高阶信号;由幅值细分理论,离线建立基于高阶正余弦信号的高分辨力幅值细分查找表;根据增量式、绝对式光电编码器的不同功能,分别阐述了应用该幅值细分查找表实现编码器高分辨力的倍频技术;同时又指出本文细分方法应用的约束条件.最后,以直径为40mm,分辨率为2500P/R的欧姆龙E6B2-CWZ6C增量式光电编码器为实验对象,在转速范围200~3000rpm的同步电机驱动下,编码器输出波形频率范围约为8.3kHz~125kHz,在基于频率为10kHz的模拟输入信号下,采用本文细分方案设置四倍频设计实验,该系统可以快速将频率增加到原来频率的4倍;同时,基于4倍频原理设计了128倍频实验,并进行实验验证,同样得到该系统可以快速增加到输入频率的128倍.该设计方法及系统与传统细分方法相比较,具有开发周期短、集成度高、模块化、速率快等特点.     

模拟乘法器MLT04在高精度微弱光信号锁相检测电路中的应用

介绍了一种基于MLT04的高精度微弱光信号模拟锁相解调电路,它利用锁相检测原理,解调时频率选择性好,相位因素影响小,可以很好地提取转换后有用电信号的幅值信息。并且完全仅由模拟器件MLT04与滤波器等硬件实现,运算速度快,精度高,工作稳定可靠,是一款经济实用、方便快捷的模拟解调电路。     

线激光散斑检测弹幕武器炮口振动测量方法

为了解决在弹幕武器射击时的恶劣环境下,频域分布复杂的炮口振动信号测试难题,采用线激光散斑场光电检测方法,研究了振动信号与输出电流数学关系,分析了基于雪崩光电二极管的光电检测电路噪声与幅频特性,提出了一种基于身管表面线激光散斑效应的炮口振动测量的方法,并进行了25m远处的振幅在微米级、频率为50Hz~16kHz振动信号的检测实验。结果表明,线激光散斑检测炮口振动振幅在微米量级。该测量方法具有频率响应范围宽、测量距离远、灵敏度高等优点,实现了远距离、宽频域振动信号的检测。     

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。     

红外光源参数对光电编码器信号的影响

红外发光管是光电编码器的重要组成部分,而光源参数对莫尔条纹信号的正弦性和正交性有直接影响,从而影响光电编码器的细分精度和分辨力。文中研究了其发散角、光源宽度对编码器的信号影响。首先,分析了光源对光栅信号光通量的影响,运用频域方法导出了透光特性函数;然后,分析了两种不同光源对同一码盘形成信号的影响;最后,应用Matlab仿真计算了莫尔条纹信号的对比度、正交性、正弦性。实验结果表明,使用两种不同光源的编码器精度相差达到30%,改进后的编码器高次谐波占比明显减少,信号稳定性好。因此研究光源参数对提取高质量莫尔条纹有重要意义,并为高精度编码器设计提供重要参考依据。     

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。     

具有自动增益控制的零盲距半导体激光测距仪

文中从分析近距反射光强与距离之间关系入手,提出了一种自动增益控制电路。该动增益控制电路可根据反射信号幅度大小自动调节光电放大器的增益,使光电放大器输出的信号幅度稳定在一定范围内,从而降低了近距离因光电放大器输出信号幅度变化过大,甚至饱和失真而引起的测距误差,提高了近距测量精度,大大降低了近距盲距。     

瞬变光探测系统前置放大电路的设计

光电探测器前置放大电路设计的好坏会直接影响整个检测系统的信噪比.为了提高对微弱光信号的检测精度,使用低噪声光电二极管和运算放大器,并选择光电二极管工作在光伏模式,设计出了光电探测器的低噪声前置放大电路.通过采用超前校正方法对由光电二极管结电容及运算放大器输入电容引起的相移进行补偿,克服了光电二极管寄生参数引起的转换电路...     

基于FPGA的光电系统同步自适应电路设计与实现

针对光电系统内外同步信号需手动切换的问题,提出一种基于FPGA芯片的内外同步信号自适应切换的设计方法.利用Quartus Ⅱ软件图形设计和VHDL硬件描述语言设计了同步信号自适应电路,实现了内外同步信号的自适应切换,经波形仿真及在某光电系统中的应用,该电路简单可靠、集成度高,调试维护方便.