外置式DBS的体外控制电路

针对外置式DBS体内脉冲发生电路的需要,设计了一种体外控制电路.该电路由控制模块和驱动模块组成.控制模块产生一定频率及脉宽的刺激信号,驱动模块将这一刺激信号进行功率放大并有效驱动经皮变压器的初级线圈.本文所设计的体外控制电路实现输出幅值、频率、脉宽可调,尤其是刺激脉冲极性可控.通过对所设计的体外控制电路的变压器负载实验,可以实现高频载波信号的传输.在两线圈间距为5 mm时输出幅值为8 V,效率为8%,间距为15 mm时的输出幅值为3 V,效率为0.5%.实验结果表明,所设计的体外控制电路满足外置式DBS体内脉冲电路的需求.     

科氏质量流量计非线性幅值控制模拟电路研究

科氏质量流量计的起振时间限制其使用范围,而起振时间的长短关键在于驱动电路。现阶段科氏质量流量计模拟驱动电路存在起振速度慢、驱动信号幅值不稳定等问题。针对其问题,改进模拟驱动电路,采用集成芯片组成自动增益电路,输出幅值稳定信号,并创新性加入变电压信号控制电路,即对驱动信号进行非线性幅值控制,使流量计驱动信号随传感器输出信号增大而减小,达到使流量计快速稳幅起振。通过对所研发试验级驱动电路进行仿真分析与实际测试,结果表明:该驱动电路驱动信号稳定且起振速度比现阶段模拟驱动电路起振速度更快,抗干扰能力更强。     

某陀螺地平仪自检测系统设计

针对某陀螺地平仪平均无故障时间较短,故障率高,且外部检测困难的问题,设计了某陀螺地平仪的机内自检测系统.分析了某陀螺地平仪的功能结构及其故障模式,提出了其自检测方案.采用ADUC 812单片机、数码管等,设计了集成化、嵌入式的自检测系统硬件电路,并利用汇编语言编程实现了机内自检测软件.通过试验验证了系统的有效性.     

一款基于AGC-PI结构的微陀螺闭环驱动电路芯片

比例积分(PI)控制器是微陀螺自动增益控制(AGC)闭环驱动电路中的重要模块,常被用来改善闭环驱动电路的瞬态响应特性.但是,传统的PI控制器电路存在功耗、面积大的缺点.针对此问题,提出了一种Gm-C结构的PI控制器,其仅由一个片内的跨导放大器和片外电容电阻网络即同时实现了减法、比例和积分功能,显著减小了芯片功耗和面积.此外,提出了一种带温度补偿的跨阻放大器(TIA)结构的读出电路,将驱动轴振动速度幅值的温漂系数从补偿前的1 640×10-6/℃提高到了114×10-6/℃.设计的驱动电路芯片在0.35μm标准CMOS工艺下实现,工作电压为5 V.其中PI控制器的静态功耗小于1 mW,面积仅为0.18 mm×0.08 mm.芯片与微陀螺的联合测试结果表明,在PI控制器的比例系数和积分系数分别设置为10和200时,闭环驱动电路有最佳的瞬态响应.     

基于锁相技术的微机械陀螺闭环驱动电路

传统的闭环驱动电路其输出信号的频率与微机械陀螺驱动方向的固有频率存在一定偏差,且频率抖动较大,系统的建立时间较长．基于上述不足,在分析微机械陀螺闭环驱动方式工作原理的基础上,提出一种基于锁相技术的闭环驱动电路方案,电路进入稳定工作状态时,交流驱动电压与驱动方向敏感电流的相位及频率一致．微机械陀螺在驱动方向谐振,显著改善了输出信号的频率特性．仿真结果表明,这种闭环驱动电路输出信号频率与微机械陀螺驱动模态固有频率完全一致,频率抖动及系统建立时间分别是传统闭环驱动电路的38％和50％．通过实验验证了该方法的可行性     

双电机驱动自同步振动磨结构分析与设计

为了减小传统振动磨形成的乏能区范围,获得高效的研磨效果和狭窄的粒度分布,研制双电机驱动自同步振动磨,利用自同步原理代替强制振动,两台电机通过带动激振偏心块同步运转来保证振动机体按预定的轨迹稳定运动.阐述了双电机驱动自同步振动磨的工作原理和设计方法,并对现存问题进行了分析.通过C语言程序进行设计运算,计算出相应的弹簧刚度,激振力幅值和电机功率符合实际要求.振动磨可广泛应用于材料工程超微细颗粒的制备.     

驱动刚度非线性对双检测微陀螺性能的影响

驱动刚度非线性的存在会导致幅频曲线出现典型的非线性硬化特性,从而影响双检测微陀螺检测输出信号和灵敏度的稳定性。为对比线性刚度和非线性刚度对微陀螺检测输出的影响规律,首先求解线性刚度下系统的稳态响应,其次采用多尺度法求解非线性动力学方程的近似周期解,并考虑科氏力对检测输出的影响,在此基础上探讨驱动刚度立方非线性对双检测微陀螺系统主共振的幅频曲线、共振频率、灵敏度的影响规律。研究发现:驱动模态共振频率与刚度非线性及振动峰值密切相关;刚度非线性越强,固有频率的漂移量对振幅的变化就越敏感。较弱的驱动刚度非线性就会导致检测一和检测二在驱动模态频率处的幅值大幅下降,由此对微陀螺的输出信号产生极大影响,降低了微陀螺检测信号的稳定性,并与基于线性设计的灵敏度值产生极大的偏差。     

基于光器件调制的高增益射频放大电路研究

该设计实现了0～6 GHz频率范围内增益可调的高摆幅电光调制驱动电路,用于铌酸锂相位调制器和强度调制器的信号调制。该电路可将各种编码方式的高速串行随机数放大到10 V峰峰值电压。此外,该电路还支持程控调节输出摆幅功能,可根据需要实时调节输出信号的大小,非常适用于高速光纤通信系统、量子通信等领域。该电路具有高带宽、高摆幅、低噪声、高稳定性、高可靠性、使用方便、低成本等特点,有利于设备的量产化。     

高频动态校准系统的自校准模板设计方法研究

本文对数据采集系统的内装式自校准模板的设计、开发进行了研究.自校准模板采用ARM9和高速、高准确度DAC发生动态校准信号,高稳定度电压基准发生静态校准信号.模板上的高精密12档衰减器实现了对信号幅值的设置,可程控8档截频滤波器根据动态校准信号的频率对DAC产生的动态模拟信号进行滤波.论述了自校准模板静态电压基准电路、衰减器及数模转换电路的设计.采用ARM9和C语言开发了完善的通信模块、参数设置模块、功能实现模块及上位机与模板的通信协议模块等.通过设计、制作和调试,实现了幅值满度为+10V及频率为100 kHz动态校准信号的发生.     

幅值可调的EMCCD倍增时钟驱动电路设计

针对EMCCD——CCD97的应用,本文在分析其增益曲线特点和倍增时钟功耗的基础上,给出了CCD97倍增时钟的驱动电路设计。该电路由隔离推挽电路和可调电源组成:隔离推挽电路产生倍增时钟的波形;可调电源可以调节倍增时钟的幅值,且调节精度随着幅值的增加而增加,可以部分抵消CCD97倍增增益曲线的非线性。文章最后给出了驱动电路的输出波形以及CCD97的倍增图像。结果表明所设计的驱动电路能够产生符合要求的倍增时钟,可以实现CCD97的倍增成像和增益调整。     

变结构PID在微机械陀螺仪闭环驱动电路中的应用

为满足微机械陀螺仪(MMG)闭环驱动电路起振快速、无超调且稳态精度高等要求,提出了一种基于FPGA的数字化变结构PID控制器,并以其为核心构建了微机械陀螺仪的数字化闭环驱动电路.通过构造以控制误差为自变量的比例增益、积分增益和微分增益函数,使变结构PID的结构和参数能够根据瞬时误差的变化而变化,以提高闭环驱动电路的性能.针对某型微机械陀螺仪敏感结构参数,进行了SIMULINK仿真,仿真结果表明以变结构PID为核心的闭环驱动电路是可行的.起振实验结果表明,经典PID构成的闭环驱动电路,其检测电压的幅值超调量达到了75%,稳定时间为2 s;采用变结构PID控制器后闭环驱动检测电压的幅值无超调且稳定时间为0.7 s;1 h的稳定性实验表明,采用经典PID时检测电压幅值的长期稳定性为2.73×10-5V,采用变结构PID时其稳定性为2.68×10-5V,证明变结构PID可以兼顾系统在快速性、超调量和稳态精度等方面的要求.     

基于锁相环的音叉式原子力显微镜测头电路系统研究

石英音叉具有谐振频率稳定、品质因素高等优点,适合用于制作原子力显微镜探针。通过对原子力显微镜中使用的石英音叉探针驱动电路及对影响电路系统性能的器件参数进行分析,实现对石英音叉共振频率的检测及自动补偿调整,并对锁相环电路进行仿真及试验验证,试验结果表明电路系统满足原子力显微镜工作需求。     

数字闭环光纤陀螺输出滤波器设计

在数字闭环光纤陀螺中,数字输出信号由高抽样率的反馈信号抽取得到,为避免抽取过程中发生频域混迭,应加入输出滤波器对信号进行低通滤波。根据多抽样率数字信号理论,采用多级抽取滤波器的设计方法,为陀螺设计输出滤波器。和一级低通滤波器比较说明,所设计的三级抽取滤波器,运算量小、滤波效果好。测试结果表明,加入输出滤波器不改变陀螺静态特性,抑制了振动时引起的高频误差,提高了陀螺精度。     

Micromachined Vibratory Gyroscopes Controlled by a High-Order Bandpass Sigma-Delta Modulator

This work reports on the design of novel closed-loop control systems for the sense mode of a vibratory-rate gyroscope based on a high-order sigma-delta modulator (SigmaDeltaM). A low-pass and two distinctive bandpass topologies are derived, and their advantages discussed. So far, most closed-loop force-feedback control systems for these sensors were based on low-pass SigmaDeltaM's. Usually, the sensing element of a vibratory gyroscope is designed with a high quality factor Q to increase the sensitivity and, hence, can be treated as a mechanical resonator. Furthermore, the output characteristic of vibratory rate gyroscopes is narrowband amplitude-modulated signal. Therefore, a bandpass SigmaDeltaM is a more appropriate control strategy for a vibratory gyroscope than a low-pass SigmaDeltaM. Using a high-order bandpass SigmaDeltaM, the control system can adopt a much lower sampling frequency compared with a low-pass SigmaDeltaM while achieving a similar noise floor for a given oversampling ratio (OSR). In addition, a control system based on a high-order bandpass SigmaDeltaM is superior as it not only greatly shapes the quantization noise, but also alleviates tonal behavior, as is often seen in low-order SigmaDeltaM control systems, and has good immunities to fabrication tolerances and parameter mismatch. These properties are investigated in this study at system level     

基于峰值检测的MEMS器件微弱电容检测电路

针对MEMS器件研制中微弱信号的检测问题,提出了一种适用于电容式MEMS器件的微弱电容检测电路.此电路采用峰值检测技术,原理及结构简单;只检测待测电容的变化量,既可用于差分式检测,也可应用于单一待测电容的情况.首先利用正弦载波信号和微分电路对电容量进行载波调制,再通过减法电路得到幅值与电容变化量成比例的正弦信号,最后采用峰值检测方法解调信号,得到直流量输出.利用微小可调电容进行标定,结果表明检测电路的线性度良好,灵敏度约为3.631V/pF,精度达到0.2%.利用该检测电路检测MEMS陀螺上振动频率为2.85kHz的梳齿驱动器的电容量变化,输出信号频率为（2.85±0.02）kHz,误差低于0.7%,说明该电路能够应用于MEMS器件的微弱电容检测.     

桥式推挽结构超声激励电路性能分析

基于桥式推挽结构,设计了由两路正向单脉冲电压产生双极性电压效果的电路,提高了激励信号的能量,为超声无损检测激励电路的负向耐压低、供电电源复杂等问题提供了解决方案。该方案包括硬件实现和相关实验验证。脉冲回波检测实验结果证明:桥式推挽结构的超声激励可以提高回波的幅度,在相同实验条件下,回波幅度为单极性方波脉冲激励的两倍,等效于双极性方波脉冲激励的效果。该文方法可以提高超声激励电路的性能,为高性能便捷式超声激励系统的设计提供了理论和实验依据。     

基于LT3757的地质雷达高频高压转换系统设计

针对高压转换系统存在的一些问题,设计了一种基于LT3757的地质雷达高频高压转换系统。主要从工作原理、电路结构和主元件的选择等方面给出了系统的设计过程。经过实验测试,该系统具有宽输入电压范围,可产生地质雷达所需的50V～500V稳定的输出电压,工作频率可达到1MHz。该系统体积小,可直接集成到地质雷达发射源电路上,功耗低,可有效提高电池野外工作时间。