基于自适应相关多采样技术的CMOS图像传感器列级单斜ADC设计

为了降低CMOS图像传感器的噪声水平,本文提出了一种基于自适应相关多采样技术的单斜ADC,可以根据光强自动选择合适的斜坡信号完成A/D转换.通过在低照度下使用小范围、高增益的斜坡信号进行多采样操作,可以充分降低读出噪声.多斜坡发生器由温度计码电容型DAC实现,此外还分析并校准了斜坡信号的失调电压和增益误差.提出的单斜ADC是在标准的110 nm 1P4M工艺下设计仿真的.仿真结果表明:基于自适应相关多采样技术的单斜ADC不会增加总A/D转换时间,同时在8倍的前置放大器增益下实现了最低59μVrms的读出噪声.此外当前置放大器为2倍增益时,读出噪声从强光下的211μVrms降低到弱光下的92μVrms,噪声的降低对应于7.21 dB信噪比的提高.另外,本文的品质因数为3.77 nVrms·s.     

谐振式MEMS磁传感器数字锁相放大器设计

介绍了一种用于谐振式微机电系统(MEMS)磁传感器输出信号检测的数字锁相放大器。通过分析MEMS磁传感器的工作原理和输出信号特征,并根据相干解调原理,设计了数字锁相放大器,其中包括信号通道、参考通道和数字式相干解调器的设计。在数字式相干解调器的设计中,通过正交解调法来消除相位差对磁传感器灵敏度的影响,利用带通采样和降采样来降低硬件要求。将数字锁相放大器应用于磁传感器,顺利实现了对磁传感器输出信号的解调。测试结果具有良好线性度,其非线性度为0. 46%。     

一种检测微弱光电流信号的锁相放大器设计

针对强背景噪声下光寻址电位传感器中微弱电流信号检测困难的问题,设计了一种基于锁相放大原理的微弱光电流信号检测电路。该电路主要包括两部分：前置放大器和相敏检波器;其中,前置放大器主要由包括第一级电流电压转换电路在内的四级放大电路组成。系统选用高性能的AD8652作为前置放大器中的第一级运放,相敏检波器采用电子开关型芯片AD630实现信号的乘法运算。实验结果表明,当前置放大器增益设置为104、105、106时,整个锁相放大器检测系统的灵敏度分别为-1.2678×104V/A、-1.2651×105V/A、-1.2302×106V/A,该灵敏度与理论计算值的相对误差绝对值最大为3.38%,可检测的输入电流范围是100nA~180μA,频率响应范围是1kHz~1.2MHz;当外加白噪声时,系统输出值随着噪声的增大而增大,当噪声不超过待测信号的2.25倍时,系统输出值与无噪声的输出值之间的相对误差不超过5%。系统具有良好的稳定性和线性度,在微光电流信号检测中具有较好的应用前景。     

基于小波去噪和AR建模的MEMS陀螺数据处理方法

为解决MEMS陀螺输出信号中噪声大、随机漂移严重的问题,提出了一种基于小波去噪和AR建模的MEMS陀螺组合数据处理方法.采用小波去噪法对MEMS陀螺输出信号去噪,自适应确定小波分解层数,提高了其信噪比.采用AR(autoregressive,自回归)模型对MEMS陀螺的随机漂移进行建模,利用平均均方预测误差确定模型的最佳阶数,并与传统的一阶马尔可夫模型进行了比较.实验结果表明,该组合数据处理方法可有效抑制MEMS陀螺输出噪声,且能更精确地对MEMS陀螺随机漂移进行建模及预测.     

基于FPGA的压电陀螺数字化检测电路设计

针对压电微固体模态陀螺的信号采集与算法要求,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的兼具高精度高采样频率的陀螺数字检测系统.介绍了该系统的原理与实现方法.FPGA主控芯片选择XC6SLX25,ADC选择AD7960芯片(18 bit,5MSPS).经试验验证,制作的样机可以同时采集三路输出信号,并实时处理传给上位机显示.测得陀螺共振频率稳定在349.89 kHz,上下波动范围8Hz,参考端输出电压峰峰值的均方差为0.004 V.检测系统稳定,具有较高精度.研究的数字化检测电路能很好地应用于MEMS微陀螺检测信号的处理,提高MEMS微陀螺的稳定性和抗干扰性.     

基于参数优化的ICEEMDAN-MEMS陀螺信号处理研究

航空飞行器多维智能感知系统极端应用环境中,MEMS陀螺的输出信号中会含有各种噪声,进而影响系统后续的导航任务。为了改善MEMS陀螺输出信号的质量,提出了一种参数优化的改进的自适应噪声完全集成经验模态分解(ICEEMDAN)的MEMS陀螺信号滤波方法。首先通过灰狼优化算法(GWO)对ICEEMDAN的参数进行优化;对MEMS陀螺的输出信号进行分解,得到若干个本征模态函数(IMF),并根据排列熵对分量进行划分,并使用递归最小二乘算法(RLS)对混合分量进行滤波;最后将信号重构得到最终信号。对系统实测数据进行处理,分析结果表明：与原始信号相比,降噪后的MEMS陀螺输出信号均方根误差(RMSE)降低了78.6%,该算法可有效地去除输出信号中的噪声,具备一定的工程应用价值。     

D类放大器pop-click噪声抑制和饱和失真补偿技术

基于移动设备应用,在D类放大器设计中提出爆裂和咔嚓(pop-click)噪声抑制及饱和失真补偿技术。通过检测电源电压,顺序控制前置放大器、功率级驱动电路,并在放大器输出与地之间提供放电通道,有效减小爆裂和咔嚓噪声幅度;在反馈环路结构D类功率放大器中,音频输入信号幅度过大,导致放大器输出饱和失真,通过对脉冲宽度调制器输出进行补偿,可有效降低放大器的饱和失真,亦可消除因功率晶体管导通时间过长,而导致功率管发生热损坏的风险。采用上述技术的D类功率放大器在0.35μm CMOS工艺技术上实现,在电源电压为3.6 V时,放大器pop-click噪声幅度为2.0 m V,THD+N为0.025%。     

高速CMOS锁存比较器的设计

本文设计了一款用于△-∑调制器的高增益高速CMOS锁存比较器.在两相互不交叠时钟的控制下,采用四级前置放大器完成对输入信号的采样、放大,高增益提高了比较器的精度并抑制了踢回噪声,采用正反馈的锁存器提高了比较的速度.采用一种新颖的共模反馈电路实现了对输出共模电平的稳定,并采用有效的措施限制了前级放大的差分输出摆幅.设计中采用高速度、传输延时较小的推挽输出,降低了整体功耗.     

前置放大器的NF图及其应用

<正> 众所周知,衡量一个前置放大器噪声大小最常用的指标是噪声系数F,定义为F=放大器的总输出噪声功率/源电阻R_s产生的输出噪声功率用对数表示称为噪声因数,即NF=1O1ogF.噪声系数也可以用放大器输入端的噪声功率表示(见图1),即:? (1)式中;4KTR_sΔf为源电阻R_s     

基于锁相放大的微弱信号检测电路前置滤波器设计

针对降低前置放大器噪声的方法展开研究.分析了影响系统噪声的主要因素,提出并详细阐述了一套前置减噪滤波器的设计方法.该方法采用了基于锁相放大技术的微弱信号检测电路,取得了明显的噪声优化,进一步降噪7.25%.     

电容式加速度计的数字化处理电路及其与模拟电路的比较

介绍了对一种电容式MEMS加速度计处理电路的数字化工作,并对数字式加速度计系统的各个组成模块进行了分析,并与模拟处理电路的相应模块进行比较,给出了制约数字和模拟加速度计性能的因素.实验测试结果表明,数字式加速度计的零偏稳定性达到了0.21 mgn,相对模拟加速度计的零偏稳定性(1.02 mgn)提高了约5倍,噪声降低了3/5,数字式加速度计系统的性能有了很大的改进.这是由于数字系统采用了先进的解调算法,使得载波的信噪比有所提高,相位噪声有所降低.     

一种基于DSP和采样ADC的数字锁定放大器

探讨了用ＤＳＰ（数字信号处理器）和采样ＡＤＣ（模数转换器）实现数字锁定放大器的一种方法。在整数个周期内对被测信号进行采样得到信号序列,由数字运算得到参考序列,通过计算信号序列和参考序列的互相关函数就可实现数字相敏检测。文中还对数字相敏检测的频率的频率特性进行了分析。最后,给出了实际设计的数字锁定放大器,它的工作频率范围是１０Ｈｚ～３０ｋＨｚ,实验结果表明,可以用它来测量低信噪比的信号。     

微弱信号的高精度数据采集系统

针对加速度计输出信号微弱的特点,提出了一种基于TMS320F28335、CPLD以及AD7760的高精度数据采集系统设计．加速度计的输出信号经过信号调理电路后进入24位精度AD7760完成模数转换,DSPTMS320F28335作为主控制器,辅以CPLD完成对AD7760转换数据的读取操作,并将数据通过串口发送到上位机．详细介绍了系统的硬件电路设计,包括信号调理电路以及ADC、CPLD、DSP之间的接口电路设计,并介绍了系统的软件设计．实验结果表明,设计的数据采集系统能够完成微弱信号的数据采集任务．     

一种改进式TAC的高精度时间间隔测量系统的实现

设计了一种基于改进式时间-幅度转换器(Time-Amplitude Converter, TAC)的高精度时间间隔测量系统。该系统采用集成运放设计TAC中的电流可控的恒流源,并对TAC内部的积分控制部分加入宽带直流放大电路,来提高时间间隔测量的精确度;采用高精度的模数转换器采样TAC的输出,实现高精度时间间隔测量中的模拟到数字的转换;采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)完成系统软件设计,实现对TAC的控制。通过变换TAC的采样电阻的阻值,使恒流源输出不同的电流对电容进行充电,从而使TAC的输出电压满足高精度模数转换器(Analog-Digital Converter,ADC)采集电压的要求。实验表明,在测量时间范围为1us,800ns,400ns,200ns时,该系统的时间间隔测量的最小时间精度为400皮秒。     

改善数字式加速度计处理电路温度稳定性的一种方法

介绍了一种电容式微机械加速度计的数字化处理电路,并重点介绍了数模转换器和模数转换器的温度特性。提出通过将调幅信号与载波信号进行相除运算,来显著的改善由于模数转换器和数模转换器引起的加速度计系统稳定性恶化现象。根据载波信号具有的一些与调幅信号不同的特性,运用方波解调的思想,设计了简化的数字方波解调算法对载波信号进行数字解调,这个算法可以节约大量的FPGA硬件资源,并且可以在解调时实现相位自动对准。     

基于FPGA的Σ-ΔADC转换器的设计和实现

针对瞬时采样方法只适合变频器模拟量比较平滑且采样频率较高的场合和平均值采样法要求采样频率高、运算速度快的问题,设计了一种基于FPGA的Σ-ΔADC转换器,介绍了Σ-ΔADC转换器的结构原理和Sinc3滤波器的设计。该转换器将Σ-Δ调制器和FPGA有效结合,既提高了采样精度,也提高了模拟信号传输的抗干扰能力及检测装置耐压的能力。实验验证了该转换器的正确性。     

基于ADIS16355的汽车驾驶操作信号采集系统

研究开发了一种基于集成微机电系统(MEMS)传感器的新型汽车驾驶操作信号采集系统。该系统通过对MEMS传感器的输出信号进行A/D采样,获得相应的数字信号,并将其送进DSP进行处理。运用差分测量方法 ,实现对汽车驾驶姿态角的高精度测量。阐述了系统的硬件组成和软件设计,并通过实验对系统进行了可行性验证。实验结果表明,此测量系统能够满足汽车驾驶姿态测量的精度要求,是确实可行的测量系统。     

微机械加速度计的集成化数字接口

在传感器技术的发展过程中,传统模拟输出传感器由于具有一些固有局限,正在逐渐被数字输出传感器所取代.数字技术的应用使传统传感器成为智能传感器,并具有集成化、智能化、网络化、系统化等新特点.介绍以传统模拟传感器技术为基础,在惯性测量器件--微机械加速度传感器上集成数字接口,使之成为智能化传感器的一种设计方案.     

基于MEMS加速度传感器的位移检测系统

为了实现对物体运动位移的检测,设计了一种以国产高精度MEMS电容式加速度传感器MSCA3002为核心,24位高精度A/D转换器ADS1255,高性能ARM处理器LM3S2B93为主控制器的位移检测系统,并详细给出该系统的硬件电路及其软件算法设计。系统将传感器检测到的物体运动的加速度,经过积分算法转换为物体运动位移。实验结果表明：系统采样精度高、速度快、误差小,A/D转换器对加速度信号的检测精度能达到0.4%,积分后对位移的测量精度能控制在3%左右,很好地实现了对运动位移的检测。     

高性能朗缪尔探针测量仪的研制

简要介绍了朗缪尔探针测量仪的系统构成和工作原理,给出了信号发生及采集处理系统的电路设计.通过选用精密低噪声的仪用放大器并组合适当大小、适宜材料的电阻和电容构建模拟链路,以及贯穿于整个模拟链路的滤波电路设计,保证了低噪声采集电路的实现.采用高边检流和浮地方法,解决了单探针测量接地误差问题.设计有8×7个不同的电流采样量程,电压电流信号同步采样,可实现10nA～50 mA动态微弱信号的精确测量.