一种用于水听器电压检测的模拟前端电路

提出了一种用于水听器电压检测的模拟前端电路,包括低噪声低失调斩波运算放大器,跨导电容(gm-C)低通滤波器,增益放大器三部分主体电路;低噪声低失调斩波运算放大器用于提取水听器前端传感器输出的微弱电压信号;gm-C低通滤波器用于滤除电压信号频率外的高频噪声和高次谐波;最后经过增益放大器放大至后级模数转换器的输入电压范围,输出数字码流;芯片采用台积电(TSMC)0.18μm单层多晶硅六层金属(1P6M)CMOS工艺实现。测试结果表明,在电源电压1.8 V,输入信号25 kHz和200 kHz时钟频率下,斩波运放输入等效失调电压小于110μV;整体电路输出信号动态范围达到80 dB,功耗5.1 mW,满足水听器的检测要求。     

一种双频激光干涉信号探测器的设计

为了获取高精密双频激光干涉测量中的干涉信号,完成了一种新的光电探测器电路设计。该探测器利用AD645设计了精密低噪声光电转换前置放大器,保证微弱干涉光信号的有效接收;增益可调的主放大器设计保证输出信号足够的动态范围,适应不同类型的干涉信号处理电路,双二次型带通滤波器有效抑制了噪声与温漂。结果表明,研制的光电探测器能完成微弱干涉信号的接收处理,信噪比高、频率稳定、结构简单易实现,可应用于高精密比相计等激光干涉仪信号处理装置。     

SBM002真对数放大器

ＳＢＭ００２真对数放大器是信息产业部电子第二十四研究所研制的新产品,主要用来处理接收机所接收的大动态输入信号,当输入信号较小时,该电路对其进行高增益放大;当输入信号较大时,该电路处于限幅状态,从而压缩了输出信号的动态范围。该电路具有大动态、高增益、宽频带、低功耗等特点。主要技术指标：正电源电流 ＩＣＣ：≤１ ００ ｍＡ,负电源电流增益,输出噪声电平输出幅度,带宽 ＢＷ：上升时间 ,下降时间 SBM002真对数放大器     

激光水下目标探测系统中的PMT变增益控制

文中讨论了激光在海水中的传播特性,指出激光水下目标探测系统所接收到的目标反射回波是一种叠加在后向散射上的微弱光信号,它们的能量是随深度呈指数规律衰减的,且动态范围很大(可达105).为处理这种大动态范围的弱光信号,文中研究了PMT的增益变化特性,设计出了一种实用的PMT变增益控制系统,该系统的控制范围可达104,并已在一种激光水下目标探测实验系统中得到应用。     

一种用于生物信号采集的CMOS全差分前置跨阻放大器设计

针对生物信号微弱、变化范围大等特点设计了一种用于检测微弱电流的全差分跨阻放大器(TIA)电路结构。不同于传统电路的单端输入,该结构采用高增益的全差分两级放大器实现小信号输入及轨到轨输出。基于CSMC 0.18μm CMOS工艺,采用1.8V电源电压对设计的电路进行了仿真,仿真结果表明:TIA输入电流动态范围为100nA^10μA,最大跨阻增益达到104.38dBΩ,-3dB带宽为4MHz,等效输入噪声电流为1.26pA/Hz。对电路进行跨阻动态特性仿真表明,在输入电流为100nA时,输出电压的动态摆幅达到3.24mV,功耗仅为250μW,总谐波失真(THD)为-49.93dB。所设计的高增益、低功耗、宽输入动态范围TIA适用于生物医疗中极微小生物信号的采集,可作为模块电路集成在便携设备中。     

猫眼逆向调制激光通信接收放大电路的设计

猫眼逆向调制激光通信由于通信速率高,回波信号微弱,对接收放大电路提出了低噪声、高增益和宽带宽的严格要求。首先分析了猫眼逆向调制激光通信链路模型和信噪比对误码率的影响。然后,根据系统设计指标分析了电路的带宽、增益和噪声限度等性能参数;在此基础上设计了由跨阻放大模块和增益可变主放大模块构成的接收放大电路。最后,计算了电路的总噪声,并对电路的响应特性进行了仿真。该接收放大电路的带宽达到140 MHz,信号增益大于70 dB,总噪声电流约为1.34×10~(-7)A。结果表明,该设计能满足系统后续的数据处理要求。     

大动态范围激光雷达时刻鉴别电路设计

在激光雷达系统中,受限于被测目标距离及反射特性的变化,回波信号的峰值动态范围大,导致由恒比定时鉴别电路确定的回波到达时刻波动较大,产生的行走误差影响了系统的测距精度和测量范围。设计了一种带自适应增益控制的恒比定时鉴别电路,基于回波信号水平快速自动调节放大电路的增益,可适应较大动态范围下的目标测量。实验结果表明,采用自动增益与恒比鉴别电路相结合的方法设计的激光雷达时刻鉴别电路,可以基于回波信号水平在25ns的时间范围内实现放大电路增益的自适应调节;当输入信号上升时间为3ns、电压动态范围为29dB时,利用增益的自动控制可以将回波信号的动态范围降低至9dB,将回波时刻鉴别误差控制在0.42ns内,有效减小了测距系统的行走误差。     

面向非合作目标的大动态范围激光测距系统

在对空间的非合作目标进行脉冲激光测距时,由于目标的距离跨度范围很大,回波信号的动态范围很大,采用单一的光学或电路调整方法都不能实现全范围的接收。针对不同的距离段,在发射端采用偏振合束器使脉冲光纤激光器和脉冲全固态激光器的光束同轴输出,并对激光的发射功率进行分档,在接收端对雪崩光电二极管的放大倍数进行分档,并引入窄脉冲峰值检测器和可变增益放大器,在自动闭环控制下使接收电路的输出稳定,实现了等效输入动态范围为160 d B、测量范围为15 m~20 km的激光测距系统。     

水声传感器调理电路设计

由于水下环境极其恶劣且水声传感器输出信号微弱,在传输微弱信号时又常常受到其他信号的干扰而不能直接用于后级采集电路,因此需要对水声传感器的输出信号进行一系列处理。设计一种水声传感器调理电路,主要包括前置放大电路、滤波电路、单端转差分电路。该电路采用了低功耗、极低噪声、超低偏置电流的高速仪表放大器AD8421和低功耗、低噪声、低偏置电流的运算放大器AD8022,其中滤波电路由四阶有源SK高通滤波器与二阶有源MFB低通滤波器级联构成。仿真和测试结果表明,该电路可实现固定增益为20 dB,较宽的通频带100 Hz～500 kHz,截止频率处的衰减小于1 dB,短路等效输入噪声不大于2μVrms。该电路的噪声性能较一般信号调理电路更优异且电路结构更简单,可以灵活运用于微弱信号的采集和处理。     

一种带有自适应增益控制的激光雷达模拟前端

为了处理宽动态范围的激光脉冲回波信号,设计了一种带有自适应增益控制技术的模拟前端。通过分段调节跨阻放大器的跨阻增益,实现了在1 μA~1 mA范围内输入电流与输出电压近似线性的关系。提出了自触发使能方法,可以在没有外部清零信号的情况下连续接收回波信号。提出了一种新型差分移位时刻鉴别电路,能有效减小行走误差。电路采用0.11 μm CMOS工艺设计,后仿真结果表明,-3 dB带宽为530 MHz,最大跨阻增益为103 dBΩ,等效输入噪声电流谱密度为6.47 pA·Hz-1/2@350 MHz,输入动态范围为60 dB,功耗小于100 mW。该模拟前端电路设计适用于飞行时间脉冲激光雷达。     

一种声呐脉冲参数的实时测量技术

为了实时测量水中声呐脉冲信号的各项参数，开发了一种高精度、自动化的声呐脉冲参数测量技术。该技术采用程控增益控制对大动态范围的输入信号进行压缩，能实时测量输入声呐脉冲信号的幅度、脉宽和周期，以及单频脉冲的频率，并可通过上位工控机显示并保存测量结果。系统通过水池调试、水库试验，证实该技术动态范围大、抗干扰能力强、对弱信号具有检测能力强、测量精度高等特点。     

基于对数放大的弱光检测电路设计

针对弱光检测电路中的信号信噪比小,动态范围大的问题,提出一种基于对数放大器的检测电路;利用对数放大器AD8304,设计外围检测和放大电路,在光导模式下验证光电放大电路的检测性能。结果表明,光导模式下,输入光强和输出信号为线性关系,同时利用对数放大器和比例放大器结合可以有效的检测弱光信号,抑制噪声,压缩信号带宽,提高了采集精度;信噪比明显提高,且灵敏度较高,输入和输出呈对数关系,可以有效的检测弱光信号。     

红外CCD信号处理电路的设计

由于红外CCD的输出为高背景、宽动态范围的信号,所以在该信号的处理电路中,去除直流高背景和自动增益对于滤除背景噪声、提取目标信号必不可少．通过分析红外CCD信号处理电路的设计要求,介绍了应用于该信号处理的几种常用电路的设计方法．最后,着重阐述了基于CPLD(复杂可编程逻辑器件)和VSP3010的CCD信号处理电路的一体化设计方法．     

数字化脉冲激光引信探测系统设计与信号处理

针对以往模拟脉冲激光引信探测系统存在的测距误差较大的缺点,为进一步提高脉冲激光引信的测距精度,设计了一种数字化脉冲激光引信探测系统.该探测系统包括发射、接收和信号处理3部分,其中信号处理部分主要实现脉冲回波信号的高速实时采样与缓存、信噪比增强与时延估计.采用双通道ADC并行采样,实现了以200 MHz的等效采样频率对脉冲回波信号进行高速采样.当脉冲回波信号很微弱时,采用多脉冲相干平均算法提高了其信噪比,增强了对微弱回波信号的检测能力.通过最小二乘时延估计算法得到了回波时延,进而计算得到目标距离.测距实验结果表明:该探测系统测距精度较高,最大测距误差为0.25 m.     

红外微弱信号的放大与调理电路设计

从热电堆红外探测器的检测电路设计入手,讨论了微弱信号的放大和调理方法,分析了热电堆探测器输出信号的时频域特性和噪声,给出了各环节的实现电路并进行了仿真,分析了以前置放大器为主的模拟信号链的噪声,并提出了噪声匹配的新方法,最终实现了微弱信号的测量。测试结果表明,本电路在噪声抑制和失调补偿方面达到了理想的效果,最小可检测到3.5μV的微弱直流信号变化,在红外光谱探测以及微弱直流信号检测中可以有较广泛的应用。     

低噪声单微粒散射光检测电路

针对单微粒散射光信号弱、脉宽窄的特性,设计了一种低噪声宽动态范围光电检测电路.首先对单微粒散射光脉冲检测原理进行了分析;然后根据散射光脉冲信号特征对检测电路进行了设计;最后搭建了实验系统并对检测方法性能指标进行了评估.实验结果表明:设计的电路带宽为1.5 kHz～1.2 MHz,总输出噪声的均方根值为3.51 mV,计算结果与实验结果基本一致,误差为3.33％.该光电检测电路能够有效地对微弱的散射光信号实现低噪声放大,为后续处理提供了稳定的信号.