电容式微机械陀螺接口电路噪声分析

电容式微机械陀螺接口电路的噪声抑制特性直接影响了其关键性能指标,是微机械陀螺研究的重点。基于电荷放大器为前置放大电路的微机械陀螺接口电路为研究对象,建立了包含运放输入电容、输入电阻、噪声电流、噪声电压、反馈电阻噪声、寄生电容在内的电荷放大器电容分辨率的模型,提出了通过增大载波电压、选择低噪声电压和噪声电流运放、增大反馈电阻提高分辨率的方法。采用厚膜电路实现的电荷放大器进行了实验,结果表明电荷放大器的输出噪声和理论计算值处于同一数量级,电容分辨率可以到达10-19 F。     

生物肌电信号前置放大电路设计

针对生物肌电信号频率低、信号微弱以及干扰信号多等特点,设计完成1个生物肌电信号前置放大器.采用并联型双运放构成前级放大器获得高输入阻抗和高共模抑制比,通过共模信号取样驱动电路抑制阻容耦合电路中阻、容元件参数不匹配带来的差模干扰,利用仪用放大器AD620放大微弱的生物肌电信号;由低通和高通滤波电路滤除生物肌电信号中的低频...     

一种微电流测量方法的研究

为实现一种高准确度、快速、稳定测量微电流信号的方法,从而运用开关调制、低通滤波、运放反馈、多级放大、差分、状态判别电路等构成整个测量系统,解决了多级放大与运放电路饱和的问题,提高了测量系统的信噪比。设计出最小量程10pA,最小分辨率0.5pA,准确度可达0.5级的微电流测量仪。试验结果表明,影响微电流测量的主要因素是工频干扰和电路失调,设计所采用的低通滤波、屏蔽能够有效抑制工频噪声;开关调制放大电路、差分电路能够有效消除电路失调带来的测量误差。     

红外探测器低频噪声长时间监测系统设计

针对锰钴镍氧化物薄膜型红外探测器的结构特点,提出了一种红外探测器低频噪声长时间监测系统设计方案,并进行了测试验证。监测系统采用低噪声偏置电源激发红外探测器的低频噪声,然后将该低频噪声信号通过设计的高性能前置放大器放大,利用基于PC的硬件平台采集放大后的噪声信号,最后通过编写的算法提取噪声信号的各种参量。实际测试结果表明,该监测系统能在10 k Hz的采样率下连续30 d不间断采集探测器的低频噪声,并实时计算噪声信号的峰峰值、均方值、功率谱密度等参数,频率分辨率可达到0.05 Hz。     

微弱电流信号的前置放大和分析

在生产科研、电测量过程中，常需要将微弱信号，特别是将淹没在低频噪声中的弱信号提取出来，这就要求检测系统具很高的灵敏度和分辨力。而检测系统的前置放大器的噪声特性和增益对整个系统的性能都具有很大的影响，本文就微弱直流或低频电流信号的前置放大作出分析。     

基于比率法的微电容测量仪

针对传统微电容测量方法的缺点提出了微电容比率测量法.采用带限流电阻的正弦波激励确保激励源和前置放大器正常工作以提高消除杂散电容的能力;检测被测电容两端的电压和流过被测电容的电流计算得到被测电容的电容值;采用锁相检测技术消除噪声和直流失调.给出了微电容测量系统的方案.实验结果表明电容测量分辨率达到了0.01pF,证明了所...     

一种基于拓展摆幅的超低噪音微电流检测互阻放大器

精确测量飞安级别的微弱电流需要超低偏置电流的前置放大器。通常,这一类该放大器的输出摆幅相对较低,因此限制了反馈电阻值的提高并最终使得噪声偏大。本研究提出了一种改良版的低噪声互阻放大器,该放大器内部采用大环反馈回路拓展了摆幅,从而允许使用高值电阻达到降低噪声的效果。本研究讨论了该装置的噪声理论、工作原理和电路设计,实现了一个量程为20 V/200 PA的放大器原型。测试结果显示,输出电压摆幅拓展至±20 V以上,直流失调电流约仅有2.5 fA,而白噪声电流低至0.5 fA/√Hz的水平。     

基于锁定放大的微弱激光回波信号探测系统

微弱信号检测的核心问题是对噪声的处理,为了探测深埋于噪声中的微弱激光回波信号,设计并搭建了一套锁定放大信号检测系统。PIN光电二极管探测到的微弱激光回波信号由前置放大电路和二级放大电路转换为电压信号并放大,再经带通滤波器滤除带外噪声,最后通过相敏检波电路,转换为与回波光强成正比的直流电压信号输出。测试结果表明,系统可以有效抑制噪声,被测信号的信噪比改善超过10.6dB。     

基于Sigma-Delta AD采样的双向有源桥变换器中变压器的直流偏置抑制

双有源桥（DAB）变换器兼具高效和高功率密度,且其能量可双向流动,从而得到广泛应用。DAB变换器易因电路参数、驱动信号不对称等因素造成磁不平衡,进而影响电路正常稳定工作。因此,设计了一种变压器绕组的直流偏置电流检测控制策略。该策略通过采样电阻和delta-sigma（Δ-Σ）调制将电流转换为1位数据流,采样电阻放置在H桥直流端,可分别获得绕组正半周和负半周中电流平均值,相减可得绕组电流直流分量。同时,设计了一种DAB的直流电流抑制方法,通过设计控制器以实现微调任一桥臂的占空比来调节H桥输出电压的直流分量。最后,通过Matlab仿真验证了直流偏置电流检测与控制策略的有效性。     

光电探测中低噪声前置放大器的设计

为了检测光电探测中微弱的光电信号,分析了放大器噪声产生原因及放大器取得最小噪声系数时对应的最佳源电阻,采用了反相并联放大器法及有源器件的选择上实现噪声匹配,来降低前置放大器的噪声,对电路安装测试表明,反相并联10级放大器,信噪比提高3倍,提出了无源器件及电源对放大器的干扰问题的解决方法。     

基于罗氏线圈的室内电源负载电流检测电路设计

通过分析罗氏线圈的测量原理,设计了一款作为电流互感器的罗氏线圈及其信号调理电路,用以实时测量室内电源的负载电流。该罗氏线圈采用塑料圆环作骨架和漆包铜线为绕线,信号调理电路采用由新型低噪声的OPA 211构成的二级精密运算放大电路,其中,第一级运算放大电路将罗氏线圈感应出来的毫伏级电压信号加以放大,第二级运算放大电路采用钽电容作为积分元件,用以还原被测电流和对产生的干扰噪声信号进行滤波。实验结果表明:该罗氏线圈及其信号调理电路具有线性度好、测量精度高、制造成本低等优点,满足0.5级电流互感器工频电流测量要求,具有工程应用意义。     

太赫兹测试系统中锁相放大电路的设计

为了解决太赫兹时域光谱仪(TDS)所用锁相放大器方便携带和提取与太赫兹波电场强度相关微弱信号的问题,提出了一种基于互相关原理的锁相放大器设计方案。斩波器输出调制后的信号经前级放大滤波与通过移相电路的相干参考信号分别送入AD630的信号端和参考端,锁相后信号经低通滤波电路输出直流信号。测试结果表明:设计的锁相放大器具有良好线性度,可将信噪比为-60 d B的微伏级信号提取出来,能用于大背景噪声下太赫兹微弱信号的检测。     

数字锁相放大器的算法设计与优化

数字锁相放大器以相敏检测技术为基本原理,能够准确地测量周期信号的幅值与相位信息.微弱信号中常常会包含直流分量、线性分量以及噪声分量等杂讯因素,这些杂讯均会对微弱信号中周期信号的幅度测量造成较大影响.分析微弱信号可能存在的误差,对锁相环算法进行优化设计并采用MATLAB仿真分析证明了算法的可行性.最后搭建了测试平台,通过...     

基于广义形态滤波的电力系统采样信号处理

数学形态学是以集合论和积分几何学为基础的一门对物体形态处理的学科,是一种非线性分析方法,在时域中对信号波形特征进行研究。针对电力系统采样信号,提出一种采用不同采样频率的广义形态滤波方法。该方法滤除白噪声和脉冲噪声时采用较高频率;滤除直流偏移时采用低频率。结构元素选取为与水平方向夹角为零度的直线型结构元素。由于滤除直流偏移时采用较低的采样频率,因此,结构元素较短、运算量较小、耗时少。仿真实验表明,该方法能有效地滤除白噪声、脉冲噪声和直流偏移量,信噪比显著增大,均方误差较小。     

Low‐noise low‐power front‐end logarithmic amplifier for neural recording system

In this work, a low‐power, low‐noise logarithmic preamplifier for biopotential and neural recording application is presented. The amplifier is based on a linear limit logarithmic amplifier technique, and an active filter as a DC cancellation filter has been included to its input in order to eliminate DC offsets, which are produced at the electrode–tissue interface. This system has been simulated in a UMC standard 90‐nm 1P9M CMOS process. Five dual gain stages are used to produce the required linear limit logarithmic amplifier. The dynamic range of the amplifier is measured to be 48 dB which covers the signals with amplitude from 20 μV to 5 mV. The amplifier consumes 23.5 μW from a 1.2‐V power supply and has a maximum gain of 69.8 dB. The simulated input referred noise is 5.3 μV over 0.1 Hz to 20 kHz. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于小波变换的直流系统接地故障检测

直流系统接地故障检测中常用的低频信号注入法容易受到各支路电缆中存在的对地电容的影响,在其基础上提出了基于小波变换的检测方法,该方法通过选取适当的小波函数,可以有效地克服对地电容的影响。当直流接地故障发生后,向直流系统中注入低频信号,利用小波变换算法从检测到低频电流中提取出与注入信号同频的低频电流,通过计算该电流信号中的阻性分量求得该支路的接地电阻值,从而可以判断出故障支路。经过m atlab仿真分析,这种方法可在对地大电容情况下都准确提取出低频电流相量特征,正确判断出故障支路。     

阻性负载下含分段噪声的间歇性直流电弧阻抗模型

构建准确且能够较为全面地反映出电弧特征的阻抗模型,对于电弧故障定位与检测的研究具有重要意义。针对现有的电弧阻抗模型无法反映出间歇性和完整噪声特性的问题,提出了含分段噪声的间歇性电弧阻抗模型。首先,通过对阻性负载条件下间歇性直流电弧的实验数据进行时频域特征分析,其结果表明时域上电弧阻抗随电流变化且随机性较强,频域上电弧噪声在高、低频段呈现的频谱分布存在差异。然后,提出了具有概率分布规律的阻抗模型以反映电弧在时域上的随机性与间歇性,同时采用分段噪声模型来体现其频域上噪声频谱分布的特点。最后,基于实验数据验证了模型的性能,结果表明所提出的模型能够同时在时域和频域上准确刻画出间歇性电弧的随机特性。     

Design of 3.1 to 10.6 GHz ultra‐wideband flat gain LNA

In this paper, a new ultra‐wideband low‐noise amplifier (LNA) is proposed. The proposed LNA has flat gain and low noise figure (NF) in the frequency range of 3.1 to 10.6 GHz. To obtain higher gain, cascode architecture is used. In this design, to have a lower NF, the noise cancellation technique applies to the cascode architecture. In addition, to have better matching at the input and output, active feedback and matching transistors are used, which also leads to better NF. To have flat gain, RLC load is used. In the proposed LNA, only one inductor is used, which leads to the smaller chip area. The proposed circuit is designed in 90 nm CMOS technology. The simulation shows NF of between 1.62 and 2.1 dB, flat gain between 11.9 and 12 dB and power consumption of 11.72 mW in the frequency range of 3.1 to 10.6 GHz. The simulation results support the theoretical predictions. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.