基于能量传输模型的QCM负载效应研究

为准确、有效地区分引起石英晶体微天平(QCM)频偏的质量效应与阻尼效应,运用能量传输模型(ETM)的基本原理,推导出液体粘度和密度的乘积与石英晶体谐振器表面最大的振动幅度之间的显性函数关系式。可通过测试QCM的谐振频率与幅值信息将其负载效应分开,为QCM免疫传感器在医学中的诊断提供了一种理论基础。     

基于QCM的水果中金属离子检测方法研究

以压电石英晶体的波动方程作为理论基础,首先推导了气相条件下石英晶体微天平(QCM)传感器的相位 质量关系式。然后以猕猴桃中Cu2+检测为例,分别测量出QCM传感器对应的频率偏移量及相位偏移量,应用Sauerbrey方程和新推导的相位——质量方程,计算出猕猴桃中Cu2+的含量;最后,将这两种方法的实验结果进行分析比较并进行了相关讨论。结果表明,基于压电QCM相位检测原理的金属离子检测也是一种有效的金属离子检测方法。     

具有ITO电极的QCM设计与性能研究

为了提高石英晶体微天平(QCM)的检测灵敏度,提出了一种具有氧化铟锡(ITO)电极结构的QCM。利用有限元分析软件在QCM芯片电极区采用密度等效法实现计算量的简化,在通过电极尺寸优化得到具有理想能陷效应的QCM的基础上,采用控制磁控溅射的气体压强、工作电压、电流等方法,得到具有导电性好,平滑度高,透光性优良的ITO电极。经振荡频率测试及质量灵敏度分析计算表明,ITO电极的QCM频率稳定性良好(频率变化仅3 Hz),质量灵敏度是金电极QCM的1.5倍。     

具有质量和电化学复合敏感效应的新型QCM生物传感器研究

石英晶体微天平(QCM)是一种传统的质量敏感型传感器,具有灵敏度高及响应时间短等优点。为拓展QCM技术在液相生物分子传感领域的应用,该文通过电化学方法在QCM表面沉积生物分子功能化的导电高分子后,成功制备了链霉亲和素敏感的QCM传感器。该传感器不仅具有对链霉亲和素的质量和电化学复合敏感效应,而且具有优异的抗其他蛋白干扰能力,有进一步应用于液相生化传感和疾病检测的潜力。     

测量聚合物薄膜电光系数的一种简单方法——干涉法

报道了一种测量聚合物薄膜电光系数的简单方法。这种方法是用石英晶体的逆压电效应补偿聚合物薄膜电光效应引起的光程变化,测量聚合物薄膜电光系数相对于石英晶体压电常数d     

体声波谐振器质量负载等效电感的量化方法

体声波(BAW)谐振器受到质量负载时,谐振器的Butterworth Van Dyke(BVD)电路模型中会增加1个质量负载等效电感,为得到该电感与负载质量的量化关系,以便对BAW传感器进行系统行为仿真,该文提出了3D多物理场-等效电路仿真对比建模的方法。通过对比COMSOL Multiphysics软件的3D多物理场仿真结果与ADS的等效电路仿真结果得到质量负载等效电感和负载质量的量化关系。以一个薄膜体声波谐振器(FBAR)为例,介绍了该方法的详细过程,并得到案例中的量化关系为:质量负载等效电感每增加1nH,负载质量增加0.1ng。最后将该量化关系应用于基于Pierce振荡器的BAW传感器检测电路的系统级行为仿真。仿真结果表明,质量负载等效电感每增加1nH,振荡频率减小6 MHz,即振荡频率的变化情况与等效电路仿真结果相吻合,从而验证了该检测电路能用于BAW传感器的频率信号的检测。该量化方法同样适用于石英晶体微天平(QCM)。     

测量聚合物落膜电光系数的一种简单方法——干涉法

报道了一种测量聚合物薄膜电光系数的简单方法。这种方法是用石英晶体的逆压电效应补偿聚合物薄膜电光效应引起的光程变化,测量聚合物薄膜电光系数相对于石英晶体压电常数d11的大小,这种方法可以用来测量所有光学薄膜的电光系数。文章介绍了采用此方法测量几种新的聚合物薄膜的电光系数。     

压电免疫传感器的质量灵敏度分布优化设计

从石英晶体微天平(QCM)质量灵敏度表达式出发,分析了影响其质量灵敏度分布的因素。在此基础上设计了一种新型电极配置结构的QCM,并利用9MHz的QCM仿真。仿真结果显示,在全电极区域,新型电极结构比圆形电极结构的QCM质量灵敏度分布均匀。最后,采用10 MHz的QCM免疫传感器对卵巢癌进行了实验验证,结果表明,NuTu-19抗体质量在74³70ng内,频率呈线性变化,说明改进电极结构的QCM免疫传感器具有较好的质量灵敏度分布。     

多通道石英微天平振动耦合分析

应用明德林的二维压电板理论，用有限元方法求解并分析了两圆形石英晶体微天平(MQCM)的设计参数对频率耦合的影响。通过选取合适的尺寸设计参数，可有效地使两圆形石英晶体微天平(QCM)的耦合减少到最小，指出振动耦合现象的产生是由一谐振元的基模能与另一谐振元的泛音模发生强烈耦合引起的；提出了优化设计MQCM的建议。     

医用石英微天平测试系统的研制

主要介绍压电石英晶体的原理,在液体中振荡的特性,并论述了一套石英微天平QCM(quartz crystalmicrobalance)测试系统的研制。系统具有高灵敏度、反应速度快、重复性好、操作简单方便的优点。并给出了在诸如肿瘤预测等重要临床诊断中的应用前景。     

一种带有升压电路的0.5V 3GHz低功耗LC VCO设计

采用标准的0.13μm CMOS工艺实现了0.5V电源电压,3GHz LC压控振荡器。为了适应低电压工作,并实现低相位噪声,该压控振荡器采用了NMOS差分对的电压偏置振荡器结构,去除尾电流,以尾电感代替,采用感性压控端,增加升压电路结构使变容管的一端升压,这样控制电压变化范围得到扩展。测试结果显示,当电源电压为0.5V,振荡频率为3.126GHz时,在相位噪声为-113.83dBc/Hz@1MHz,调谐范围为12%,核心电路功耗仅1.765mW,该振荡器的归一化品质因数可达-186.2dB,芯片面积为0.96mm×0.9mm。     

A Very Low Power Consumption, Low Noise Analog Readout Chip for Capacitive Detectors with a Power Supply of 3.3 V

An analog frontend block of a VLSI readout chip, dedicated to high spatial resolution X or beta ray imaging, using capacitive silicon detectors, is described. In the present prototype, an ENC noise of 343 electrons at 0 pF with a noise slope of 28 electrons/pF has been obtained for a peaking time of 10 s, a 37 mV/fC conversion gain, a 3.5 V power supply and a 150 W/channel power consumption.     

低压、低功耗SOI电路的进展

最近 IBM公司在利用 SOI(Silicon- on- insulator)技术制作计算机中央处理器 (CPU)方面取得了突破性的进展 ,该消息轰动了全世界。SOI电路最突出的优点是能够实现低驱动电压、低功耗。文中介绍了市场对低压、低功耗电路的需求 ,分析了 SOI低压、低功耗电路的工作原理 ,综述了当前国际上 SOI低压、低功耗电路的发展现状。     

1.8V电源电压81dB动态范围的低过采样率ΣΔ调制器

采用222级联全差分结构和低电压、高线性度的电路设计实现了高动态范围、低过采样率的ΣΔ调制器.在1.8V工作电压,4MHz采样频率以及80kHz输入信号的条件下,该调制器能够达到81dB的动态范围,功耗仅为5mW.结果表明此结构及电路设计可以用于在低电压工作环境的高精度模数转换中.     

浅谈低音扬声器（音箱）配置、选型中若干问题

以目前音响扩声系统设计中低音扬声器（音箱）的配置与选型为实例,分析探讨其中的得失。希望能够在扩声系统设计中少走弯路,减少不必要的损失和浪费,力争构建比较完美的系统,形成最佳性价比设备的系统组合．为广大用户提供一个更加符合实际应用需要的扩声系统。     

一种低压低功耗有源电感

提出了一种低压低功耗有源电感(LVLPAI)。它由新型正跨导器、负跨导器以及电平转换模块构成。其中,电平转换模块与新型正跨导器的输入端和负跨导器的输出端连接,同时,新型正跨导器采用了PMOS晶体管,并将栅极和衬底短接,最终使得有源电感可在低压下工作,且在不同频率下具有低的功耗。基于0.18 μm RF CMOS工艺进行性能验证,并与传统AI进行对比。结果表明,LVLPAI和传统AI比较,在1.5 GHz、2.7 GHz、4.4 GHz这三个频率处分别取得三个电感值3 326 nH、1 403 nH、782 nH的条件下,前者和后者的工作电压分别为0.8 V、1 V、1.2 V和1.5 V、1.6 V和1.7 V,分别下降了46.7%、37.5%、29.4%;功耗分别为0.08 mW、0.25 mW、0.53 mW和0.14 mW、0.31 mW、0.62 mW,分别下降了42.9%、19.4%、14.5%。     

低电压低功耗CMOS 5Gb/s串行收发器

设计并实现了一种使用0.13μm CMOS 工艺制造的低电压低功耗串行收发器.它的核心电路工作电压为1V,工作频率范围为2.5~5GHz.发送器包括一个20:1的串行器和一个发送驱动器,其中发送驱动器采用了预加重技术来抵消传输信道对信号的衰减,降低信号的码间串扰.接收器包括一个输入信号预放大器,两个1:20的解串器以及时钟恢复电路.在输入信号预放大器中设计了一个简单新颖的电路,利用前馈均衡来进一步消除信号的码间串扰,提高接收器的灵敏度.测试表明,收发器功耗为127mW/通道.发送器输出信号均方根抖动为4ps.接收器在输入信号眼图闭合0.5UI,信号差分峰-峰值150mV条件下误码率小于10-12.     

一种适用于能量收集系统的低功耗张弛振荡器

为满足微小能量收集系统的低电压、低功耗应用需求,设计了一种低温度系数的低功耗、小面积的张弛振荡器。使用自偏置Cascode复合晶体管结构分别代替传统倍增电流偏置电路中的大电阻和振荡器核心电路中在比较器输入端生成电压参考的大电阻,实现低功耗,同时达到减小电路面积,提高集成度的目的。采用0.18μm CMOS工艺进行设计,仿真结果表明,该振荡器可在0.8～1.2 V的电源电压下正常工作,在工作频率为2.2 kHz时,功耗为30 nW,工作频率的温度系数TC可达1.03×10^-4/℃,芯片面积相对于同类电路至少减小了70%。     

一款用于驱动耳机的低噪声低功耗音频功率放大器的设计

报道了一款低噪声、低功耗、增益可调的音频功率放大器的设计.该功率放大器在电源电压为5V,输入信号频率为1kHz,驱动负载为16Ω,输出功率为120mW时的总谐波失真仅为0.1%.此音频功率放大器的增益允许以每台阶为1.5dB在+12～-34.5dB之间变化,共32个台阶,内部的放大器电路是该用于驱动耳机的音频功率放大器的核心.介绍了功率放大器的电路结构、放大器的主要模块、最终版图和测试结果,最后此电路在上华0.6μm双层多晶硅、双层金属的CMOS工艺上实现.     

一种低低温省煤器泄漏检测技术

随着我国社会的持续发展,节能环保理念已深入人心,国家对于燃煤电厂污染物的排放提出了严格的要求标准,低低温省煤器因其节能效果显著,且对于电除尘收尘效率的提高有明显的辅助作用,现广泛应用于燃煤电厂中,但因其所处的烟气环境恶劣,运行后大量的低低温省煤器存在泄漏的问题,这就需要对于泄漏进行在线监测。本文提出了一种低低温省煤器泄漏检测的防法,并在工程应用中已使用。