用于光离子化检测器的微弱电流检测电路设计

文中设计一种可用于光离子化检测器的微弱电流信号检测电路。分析了前置放大电路中反馈电阻和反馈电容的选择,对比了跨阻式和T型电阻反馈网络两种前置放大电路结构的输出端噪声大小,设计了能够消除输入端共模电压干扰,并可有效消除环境温差等外界干扰影响的差分输入前置放大电路。所设计微电流检测系统还包括二阶有源低通滤波器、次级电压放大电路及运放双极性供电电源电路。搭建了微电流发生电路测试所设计检测电路,输出电压与输入电流呈现良好的线性关系。将所设计微电流检测电路应用于光离子化检测平台,通入异丁烯气体进行测试,发现在异丁烯浓度为0～178.5 ppm范围内,输出电压与气体浓度间成良好的线性关系,拟合优度为0.983。通过测试酒精和丙酮挥发物证明,该系统可以推广到用于其他挥发性有机物检测。     

高温200℃测井仪器微弱电压信号放大电路设计

针对高温(200℃)测井仪器中的微弱电压信号检测问题,设计一种测量放大电路,包括由并联仪用放大器组成的主放大器、带通滤波器和差分输出电路。实验表明:该电路输入信号幅度范围为40 n V~10μV,频带为500 k Hz~1 MHz,接收电路增益为92 d B,可在环境温度为200℃时可靠工作,信号频带内增益随温度变化小于0.5 d B,满足实际测量要求。实验结果与理论分析和数值计算相符合,可以为高温(200℃)测井仪器中的微弱电压信号测量技术领域的研究工作提供参考。     

核电站辐射监测系统BDCDE2DI型信号IO模块研发

秦山核电一厂的辐射监测系统中所使用的M-2024就地处理箱外接模拟量输入信号标准为0V～10V,经A/D转换后进行设备规定的某种控制。外部输入的各种电流信号需转换为电压信号,原有信号转换设备均已停产且无升级替代产品。为保证整个辐射监测系统的正常运行,确保整个核电站运行稳定安全,亟需一种能够保证原有I/O模块功能,且能运行稳定,安全可靠性高的新产品。本发明包括输入电流信号转换及隔离电路、直流电压起振电路、双电压稳压输出电路和运算放大偏置及输出电路。可以实现将输入的相互独立的两路电流信号转换成对应的两路电压信号进行输出,并将输入和输出信号进行隔离,避免相互干扰,且能够在工作环境温度发生变化时可以保证偏置电压精度。     

光斑位置检测系统中自动增益控制电路的设计与实现

文中设计了一种应用于激光通信光斑位置检测系统的自动增益控制(AGC)电路。该电路采用数字式增益控制、两级放大实现,第一级为可变增益放大电路,用于实现对放大电路增益的控制并将电流信号转换为电压信号,第二级为固定增益的反向放大电路,实现对电压信号的反向,以满足A/D转换对模拟输入信号的要求。实验结果表明,该放大电路可以实现对9 n A~90μA的输入电流的线性放大,总增益可控动态范围为94~154 d B,在增益为154 d B时,输出总噪声为85.2μV,满足光斑位置检测系统对放大电路低噪声、高增益、宽动态范围的需求。     

新型CMOS温度传感器的设计

文中设计的温度传感器芯片采用UMC 0.18μm 1P6M工艺,基于PTAT电流源的两个双极性晶体管的基极与发射结之间电压的温度特性,利用输出端处理电路进一步提高精度。针对增益不足采用偏置电路,针对相位失调采用米勒补偿结构,针对人体温度范围所需精度要求采用输出端缓冲再放大结构。芯片工作电压为1.8 V,电源抑制比为-82 dB,直流功耗72μW,可测范围-40～125℃,体温范围以内精度更高,输出电压步长2.65 mV/℃,输出精度为0.01℃。流片之后进行了系统测试,测试结果表明,输出电压与温度具有非常高的线性度,并且在体温范围内具有极高的精度。     

基于电容式微机械超声换能器的脉冲回波接收电路设计

电容式微机械超声换能器(CMUT)是一种新型超声换能器,具有高带宽、易与前端放大电路集成等优点,CMUT通过输出微弱的变化电流实现超声波回波检测。根据CMUT工作在发射与接收模式的特点,设计了一种具有发射开关保护功能和跨阻放大器的脉冲回波接收电路。波特图测量表明该电路的最大增益为39 dB,-3 dB带宽为24.2 MHz,涵盖了医学与工业超声检测常用的频率范围。分别对5.8 MHz和9.4 MHz的CMUT进行脉冲回波实验测试,测试结果表明：在CMUT发射模式下,该电路能够防止高压发射脉冲损坏后级的跨阻放大器电路;在CMUT接收模式下,该电路能够有效地将微弱电流信号转化为电压信号并进行放大。因此该电路能够用于CMUT的脉冲回波信号处理。     

7. 5 位万用表精密放大器直流偏置问题研究

作为校准级仪器的 7. 5 位万用表,可用于航天航空领域中传感器电参数标定。 直流放大器的偏置问题直接影响万用表 测量精度。 本文设计一种低直流偏置放大器,以 JFET 构成的共源共基放大电路、比例缓冲电流镜、V-I 变换恒流源电路作为输 入级放大电路,级联高增益运算放大器构成电压串联负反馈结构,解决高输入阻抗与低噪声放大的矛盾问题。 本文对失调电压 和温度漂移构成的直流偏置模型进行分析:发现电流镜失调电压对 JFET 的失调电压具有补偿作用,并优化电阻修调电路对改 善 JFET 失调电压;由温度漂移仿真发现:由 V-I 变换电流源的电流温度漂移和比例电阻温度漂移是放大器温度漂移的两大因 素。 通过低温漂敏感器件的选择、PCB 热布局的优化及防风壳的设计,改善系统整体温度系数。 实验表明,该放大器失调电压 绝对值小于 11 μV,优于 JFET 类型精密放大器 OPA828;放大器温度系数为-2 ~ -4 μV/ ℃ ,与没有温度校准的 Keysight 3458A 温度系数处于同一等级。 该放大器满足 7. 5 位万用表的设计需求。     

地磁扰动检测用低噪声低偏置斩波放大电路研究

由离散器件搭建的斩波电路由于电荷注入和时钟溃通效应会产生直流偏置电压,使得低频弱地磁扰动信号淹没,无法有效提取。为了解决上述问题,采用自动置零技术和斩波技术相结合的方法,设计了一种新型的低偏置斩波放大电路,通过提取传统斩波电路的直流偏置电压特征值,进行反馈抵消,从而抑制电路中固有的直流偏置电压。结果表明,低偏置斩波放大电路直流偏置电压为2.2μV,低于低偏置运算ADA4528的2.5μV;在0.1～10Hz的低频段,设计的低偏置斩波放大电路噪声峰峰值为28 nV,低于ADA4528的96 nV,降低到后者的29%。     

高压智能兆欧表中的微电流检测

本文介绍了高压智能兆欧表中微弱电流的检测方法。运用具有很大动态范围，对小信号具有高分辨力的对数放大电路实现了ｎＡ级微弱电流的检测。同时，用软硬件相结合的方法有效地消除了对数放大电路存在的零点温漂和灵敏度系数的温度效应     

基于曲率补偿的低温度系数带隙基准源设计

为了减小基准源输出信号随温度变化的波动,设计了一种基于温度曲率补偿的带隙基准电压源电路结构,采用负反馈箝位技术,简化了电路结构,减小了噪声和失调误差;同时应用β倍增器电流源作为温度曲率补偿电路,有效降低了温度系数。仿真结果表明,在-20~105℃范围内,所设计的带隙基准电压源的温度系数仅为0.904 ppm/℃,低频时电源电压抑制比为46 dB。该电路结构可以有效地提高带隙基准电压源的温度性能。     

基于PIC单片机的pH测试仪

设计了一种酸碱浓度(pH)测试仪,介绍了测量仪的设计原理、硬件电路及软件设计.选用高精度差动放大器INA116放大复合电极输出的微弱电压信号、抑制现场干扰及复合电极的高内阻影响.为满足测量精度,对温度信号进行了有效补偿并通过软件校正电极偏差.PIC单片机进行实时处理.测试仪具有两点标定、自动温度补偿等功能.测试结果表明:测试仪能准确地测量溶液的pH值,满足设计要求.具有精度高、稳定性好、操作便捷等优点,应用前景广阔.     

基于AD620的微弱信号放大器设计

为了解决微弱信号放大电路中零点漂移、放大失真等缺陷,设计了一种基于AD620的高精度微弱信号放大器.该放大器是以仪表放大器AD620为核心,辅以电压跟随器和二阶低通滤波电路,来滤除电路中的噪声信号提高放大精度,利用零点漂移电路来调整电路输出零点,保证传感器未动作时,电路输出的放大电压为零.实际测试结果表明,该电压放大器...     

气路静电传感器信号处理电路设计及仿真分析

针对航空发动机气路静电传感器输出信号微弱且易受外在及固有噪声影响的特点,设计了一种新型静电信号处理电路。基于静电传感器感应电极的等效电路模型,设计高输入阻抗FET运算放大器作为采集模块,采集输入信号并实现电流值到电压值的转换;进一步利用低噪声测量放大器作为信号放大模块将微弱信号放大;使用直流电池作为电路供电模块,以隔绝外在电缆引入的工频干扰。对电路的增益、带宽及噪声特性进行分析,通过Multisim软件进行电路仿真;最后通过实际信号测试对电路的信号处理效果进行验证。仿真及测试实验结果表明:设计的电路能够有效放大静电信号并减少毛刺噪声,具有良好的处理效果。     

简单廉价的电流基准电路

设计袖珍式廉价电子测量仪表往往需要简单而精确的基准电路.这种基准电路必须功耗小.工作温度范围宽,在电池放电到很低电压时也能工作.这里介绍一个能满足这些要求的电路,该电路还可用于各种其它场合作为基准电压或基准电流产生电路.电路如图1所示,它只由两个廉价的晶体管阵列,四个电阻和一个电容构成.实测表明,当温度变化范围为-30℃～ 70℃,电源电压变化范围为0.9～10V的情况下,输出电流变化小±3%(标准值0.1042mA).该电路在接近     

基于集成芯片的细胞生理参数自动分析仪的硬件设计

基于集成芯片的多功能细胞生理自动分析仪需要对微电极阵列传感器(Microelectrode Array Sensor, MEAS),光寻址电位传感器(Light-Addressable Potentiometric Sensor,LAPS)和细胞电阻抗传感器(Electric Cell Substrate Impedance Sensor, ECIS)3类传感器的输出信号进行检测.文中介绍了针对MEAS设计的专用前置放大电路;针对LAPS和ECIS,以AD5933集成阻抗转换芯片为核心,设计了电压衰减(增益)电路、电压偏置电路、频率扫描电路和偏压扫描电路,信号的放大采用了微弱电流采样技术.利用MSP430单片机编程实现了对整个系统的控制及与PC机的通讯.最后完成了对硬件系统的测试,结果表明文中的设计基本达到了系统检测的要求.     

生物检测仪中数据采集模块的设计

设计生物检测仪前端的数据采集模块,采用微弱信号检测理论设计高灵敏度的电流-电压转换电路,优化硬件电路,有效降低噪声和干扰,保证数据采集的精确度.     

激波探测系统传感器信号调理电路设计

采用压电式传感器测量激波信号时,由于其检测到的激波声压信号弱,输出为微电流,一般的信号调理电路不能满足要求,基于此问题,开展针对激波的信号调理电路的研究,该电路主要由电荷放大电路、带通滤波电路、输出放大电路等组成,其中带通滤波器的带宽设计为3～8 kHz,选用高精度单片运放OP07实现;电荷放大电路选用高阻、低偏置电流...     

井下地层流体NMR分析仪微弱信号放大电路设计

针对井下地层流体核磁共振分析仪器回波信号的频率高、强度弱、信噪比低的特性,以及测井仪器工作环境的特殊性,设计了一种低噪声的微弱信号放大电路。电路以低噪声双极性晶体管MAT02为核心的负反馈放大电路作为第一级放大,采用低噪声集成运放AD8130作为第二、三级放大,改善了微弱信号放大电路的噪声性能。实验表明:该电路对于频带4~5 MHz微弱信号,增益可达70 d B,且其等效输入噪声电压为槡2.1 n V/Hz,同时在环境温度0~150℃时有良好的线性度、较平坦的带宽和优良的低噪声性能,可为测井仪器中较高频率的微弱信号测量研究提供参考。     

一种低成本AGC电路研制

在微弱信号检测中,当输入信号变化范围很大时,固定增益放大电路不能满足要求,必须采用自动增益控制(AGC)电路。在对AGC电路进行研究后,提出了一种低成本的AGC电路,仅采用1个LM324集成块。其中,二级运放放大输入信号,一级运放产生控制电压。实验表明,电路增益在43~68dB之间自动变化,AGC控制达到25dB。可作为一般弱信号检测放大电路。     

一种铂电阻温度传感器的优化设计

基于航天工业中温度信号的测量,研制了一种高测量精度的铂电阻温度传感器。设计采用恒流源微电流驱动三线制铂电阻经不平衡电桥获得理想电压,实现了去除自身线阻和减小自热效应;提高了测量精度。通过差分放大电路、反馈电路和压控电压源二阶低通滤波电路有效地改善了铂电阻的线性度,减小外界干扰信号对测量系统的影响。测量结果表明,在-40~60℃的变温环境中测量-20~450℃温度误差小于0.5℃。