用于血氧传感器的斩波放大器分析

本文介绍了用于血氧传感器的高灵敏度ＣＭＯＳ斩波放大器并对其设计思想、工作原理，特性及各部分功能作了分析。该电路能够检测ｎＡ级范围的直流电流并能剔除噪声（特别是低频时在噪声总量中占有优势的噪声）和减少漂移。它被制作成单块芯片，用２－μｍＰ片ＣＭＯＳ工艺集成并采用开关电容技术。测试结果表明，其输出电压与输入电流之间仅３．５％的非线性。本文的论述将有助于国内的开发利用。     

低噪声宽频带感应式磁传感器

感应式磁传感器是频率域电磁（FEM）法中使用最广泛的磁传感器,通常由感应线圈和前置放大器组成,其中前置放大电路是影响磁感应式磁传感器性能指标的核心因素。为了增加感应式磁传感器探测深度和微弱磁场信号的能力,要求前置放大电路具有宽频带、低噪声等性能。基于磁通负反馈的原理,设计并研制了斩波前置放大器,有效抑制了感应线圈的输出噪声,使感应线圈谐振频率两侧具有平坦的幅频特性曲线,拓宽了感应式传感器的响应频带。在屏蔽室内对感应式磁传感器的性能指标进行了测试,其频带范围为0.001Hz～10kHz,输入噪声为3.75nVHz（1/2）,为感应式磁传感器在实际中的应用提供了性能保障。     

一种高性能的低噪声宽带放大器

介绍作者研制的一种低噪声宽带大放大器，由于采用了低噪声电子设计的一些关键技术，使放大器的噪声性能指标已接近国外同类产品的水平。     

一种斩波失调稳定仪表放大器的研究与设计

采用斩波失调稳定技术设计了一种包括辅助运放和主放大器的仪表放大器.辅助运放采用内置解调器结构,形成低噪声和低失调电压来调节主运放的噪声和失调,使输出极点成为主极点,无需低通滤波器.仪表放大器的带宽由主运放决定.本电路采用TSMC 0.35μm 5 V混合信号工艺设计,利用Cadence公司Spectre进行仿真.结果表明,电路开环增益达87.3 dB,增益带宽积12MHz,共模抑制比可达117 dB.     

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。     

低功耗低噪声CMOS放大器设计与优化

分析了两种传统的基于共源共栅结构的低噪声放大器LNA技术:实现噪声优化和输入匹配SNIM技术并在功耗约束下同时实现噪声优化和输入匹配PCSNIM技术。针对其固有不足,提出了一种新的低功耗、低噪声放大器设计方法。     

基于ADS仿真的低噪声放大器设计

介绍了利用Agilent公司的ADS仿真软件进行仿真和设计低噪声放大器的方法和步骤.首先简介了低噪声放大器的设计理论,然后使用HEMT芯片ATF-33143详细阐述了基于ADS仿真的低噪声放大器的设计步骤,最后给出了仿真结果,对于低噪声放大器的设计研究有一定的参考价值.     

一种Brokaw结构的斩波稳定型带隙基准源设计

针对传统带隙基准电压源在工艺误差的影响下输出电压精度较低的问题,设计一款低失调电压斩波稳定型带隙基准电压源。该带隙基准电压源包含带隙基准源核心、基准电流源、折叠式共源共栅放大器、斩波器、陷波滤波器等,通过斩波器和陷波滤波器配合使用滤除掉放大器的失调电压和低频噪声。使用TSMC 0.18μm CMOS工艺,在Cadence Virtuoso平台进行验证,仿真结果表明该带隙基准源能稳定输出1.228V基准电压,且具有较小的失调电压和较小的低频噪声,适用于高精度的应用场合。     

一种新型超宽带CMOS低噪声放大器设计

结合电阻并联反馈，利用PCSNIM流程设计了一个用于超宽带（UWB）系统的宽带LNA电路。电阻并联反馈降低了输入电路的Q值，使窄带LNA带宽增加，而对NF的影响很小。用TSMC0.18CMOS工艺进行仿真，结果表明，LNA在3．1-5．1GHz带宽范围内NF小于2．9dB。输入匹配优于-10．5dB，功率增益为12．9dB，带内波动仅为1dB。在1．8V电源电压下，核心电路功耗为7．5mW。     

一种红外传感器阵列探测方法的研究

根据热释电红外传感器的工作原理和特性,设计了一种红外传感器信号的采集探测实验方法。由于敏感元件在传感器阵列的四面,故设计圆周运动的探测方法。实验结果证明：本探测方法与采集系统采集红外信号良好,实验方法具有重要实用价值。     

Robocup小型足球机器人红外测距系统设计--Robocup系列研究之二

根据Robocup机器人足球比赛规则不允许机器人相互碰撞的规定，机器人需要通过近距离传感器捕获周围的信息。论述了近距离红外传感器在足球机器人中的应用方法．给出了相关的电路设计和近距离红外传感器信号处理程序。试验结果表明设计方案可行。系统工作稳定可靠。     

表面温度信号快速发生装置硬件设计

针对表面温度信号需要快速变化的场合,研制了一个表面温度信号快速发生装置,该发生装置包括半导体制冷器、水冷系统、红外传感器、液晶显示等模块.采用半导体制冷器作为温度信号发生器件,采用桥路改变半导体制冷器两端电压极性,为改变装置升降温速率采用调压电路实现半导体制冷器两端电压连续可调,采用红外传感器检测表面温度以实现闭环控制...     

自主机器人非视觉传感器数据采集系统的研制

介绍了一种基于数字信息处理器(DSP)的非视觉传感器数据采集系统。它以DSPTMS320LF2407A为核心,集成了超声波传感器、红外测障传感器、红外测距传感器和方位传感器等模块,通过多传感器信息融合,可以弥补超声波传感器的盲区问题和多次反射问题,本系统通过串口或者通用系列总线(USB)进行通信。经实验验证:该系统结构简单、配置灵活、功耗低,具有较高的可靠性和实时性。     

用于火灾探测的非色散红外吸收气体传感器

基于朗伯—比尔吸收定律建立了便携式非色散红外气体传感体系,并成功的应用于火灾现场生成气体的实时检测。该体系利用直接电调制的红外辐射源、窄带薄膜干涉滤光片和高灵敏度的TGS热释电红外探测器,很大程度地降低了系统的成本和体积,提高了探测灵敏度。通过对CO、CO2、NH3和SO2四种火灾现场燃烧生成气体在不同浓度状态下的测量,证明系统对所测气体可以达到了几十个微量级的探测极限,响应时间均小于20s,具有较好的稳定性,能够满足一定的测量要求。     

红外甲烷传感器光学气室设计

介绍了红外甲烷传感器光学气室结构设计原则,推导出该光学气室的最优光程长度为60mm,通过测试得到该光学气室直径为10～30mm时红外甲烷传感器的响应速度较快,从而确定该气室直径为20mm;采用RCS2000(A)自动配气系统对基于该光学气室的红外甲烷传感器进行了实验测试,结果表明,该光学气室具有一定的可行性和较高的灵敏度。     

基于HHT的复合材料层合板结构损伤识别

针对航空飞行器复合材料层合板结构的健康监测,提出一种基于HHT的新型损伤特征量提取方法.利用结构动态响应信号的Hilbert能量谱构造了损伤特征量,用以表征信号的能量变化,从而对带损伤结构进行损伤识别.通过光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器采集数据,比较复合材料层合板在完好和带损伤两种情况下的信号能量变化,实现了对结构小损伤的识别.试验结果表明,构造的结构损伤特征量可以应用于复合材料层合板的结构健康监测,具有良好的灵敏度和实用性.     

红外气体传感器中光源恒功率控制电路的设计

为了提高红外气体传感器中光源输出功率的稳定性,设计了一种恒功率控制电路。该电路运用功率监视器,通过三极管和运算放大器的反馈调节,保持光源输出功率恒定。实验结果表明:该电路弥补了光源损耗和光源器件的分散性,使红外气体传感器产品的可靠性和一致性得到提高。     

红外气体传感器信号调理及数据处理

针对红外气体传感器易受外界光源、电磁等干扰影响,其输出信号中存在大量噪声而影响检测精度的问题,设计了一种红外气体传感器信号调理及数据处理电路。该电路采用硬件和软件相结合的方法,在硬件上设计了信号调理电路,在保证信号真实性的同时具有非常好的放大滤波功能;在软件上采用中位值平均滤波算法对信号进行处理,可有效克服信号中混入的噪声,且对周期性和热噪声产生的干扰也有很好的抑制作用。试验结果表明,该电路可有效滤除传感器中的大量噪声,准确提取有用信号,提高检测精度及稳定性,满量程精度可达0.54%。     

基于测距红外传感器的轮式迷宫机器人设计

本设计基于轮式迷宫机器人红外检测系统多采用5组或6组一体式红外接收传感器,无法进行测距,设计者使用了4组测距式红外传感器的轮式迷宫机器人。给出了电路设计、传感器布局、直行姿态调整以及快速过弯的方案。实验结果表明,该设计方案可行,轮式迷宫机器人工作稳定可靠,速度较快。