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。     

仪表新产品

功率运算放大器沈阳仪器仪表工艺研究所最近研制出混合集成功率运算放大器样品SG0021和SG0041。其特点是:输出电流大:0.2A～1A;输出电压振幅高:±10V～±12V;输入失调电压低:1mV;输入失调电流小:20nA;开环电压增益高:100dB。它有极好的输入特性和高的输出能力,是一种较理想的功率器件,可做为伺服电机、主动轮、偏转线圈和惯性导航系统的转拒驱动器,α数CRT显示用快速摇摆偏转线圈驱动器和自动测试系统用可编程序电源等。放大器尺寸小:72×28×10mm~3,引线标准化,不用散热片,使用方便。     

流水线模数转换器中的宽带电流型运算放大器

针对高清视频信号处理对动态范围大,运算速度快的模数转换器(ADC)的要求,提出了一种流水线宽带电流型运算放大器。该运算放大器的主放大器采用套筒式增益提高结构,辅助运算放大器用电流型放大器替代。采用电流共模反馈电路调节主运算放大器的支路电流以稳定输出共模电平;采用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计电路。实验结果显示:辅助运算放大器采用源极输入,减小了信号主通路上的寄生电容,提高了整个运算放大器的电路速度。运算放大器的增益为83.19dB,相位裕度为61.6°,单位增益带宽为1.6GHz,功耗为9.3mW;在满幅度阶跃输入的情况下,输出建立时间小于1.83ns。将该运算放大器用于高清视频信号的流水线ADC中,实现了170MS/s,10bit精度的模数转换。同传统的电压型运算放大器相比,该运算放大器响应速度更快,功耗更低,可满足处理视频信号的要求。     

一种具有偏置电流温度补偿的弱信号放大电路

对于工作在宽温度范围为25～175℃的核磁共振测井仪器微弱信号放大电路,随温度变化的偏置电流作用在不对称的差分信号源内阻上会对放大电路产生不同程度的干扰。基于低热阻封装的ADA4898-2低噪声运算放大器,设计一种带偏置电流温度补偿的微弱电压信号放大电路,其增益设计值85.8 dB。理论分析和实验室测试均表明,在输入信号电压幅度最小为百nV、频率范围为400 kHz～1 MHz时,偏置电流温度补偿电路有效地降低了偏置电流引入的干扰,且不引入新的噪声源,在宽温度范围为25～175℃下有良好的线性度和频率响应。     

传感器实用电路基础

第三讲变换电路一、电流-电压变换电路在使用电流变化型传感器的场合,把传感器的输出信息变换成电压信息来处理是极方便的,实现这种变换可用电流-电压变换电路,理想变换电路如图1所示。由运算放大器的特性可知, 即输出电压完全比例于i,实现了电流-电压的变换。图2是电流-电压变换电路的实例,使用μA714作变换用运算放大器。电路的输入电流变换范围是±1μA～±     

低电压低功耗恒跨导CMOS推挽运算放大器的设计与研究

本文设计和研究了一种新型的低电压低功耗且有恒定跨导的CMOS运算放大器，输入级采用电流镜技术的差分输入级结构，输出为推挽结构，其输入输出摆幅均为Rail-to-rail，工作电压为2．0V低电源电压，整个电路采用标准的中芯国际0．35μm CMOS工艺参数进行设计。     

应用于反射式编码器的光电集成芯片设计

为满足反射式光电编码器的应用需求，设计一款集成光电二极管阵列、跨阻放大器、全差分放大器以及偏置电路的光电芯片。首先，根据反射式编码器的成像原理设计光电二极管阵列。然后，设计可调增益跨阻放大器、全差分驱动放大器级联作为增量信号处理链路，降低读出信号的噪声同时提高带负载能力。接着，集成具有宽电源电压输入范围以及较好的电源纹波抑制能力的偏置电路。基于0.35μm光电CMOS工艺进行流片，通过搭建测试环境，光电集成芯片可以在3.5～6 V宽电源电压范围内正常工作，且在电机转速6 000 r/min内输出的增量信号正交性良好。角度测量结果表明，正反转情况下角度测量误差最大值分别为4.752″和5.04″。在5 V供电电压下电路的直流功耗为66.5 mW，整体芯片面积为5.91 mm×2.81 mm。能够满足光电芯片高度集成化、较好的信号正交性、宽电源电压输入范围、高电源纹波抑制能力等要求，适用于反射式光电编码器。     

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。     

高速集成比较器

很多电子电路,像电压——时间变换电路,方波变换和模——数变换器等都使用比较器。这种高速集成比较器能够在任意电平上对两个电压进行快速和精密的比较。由于采用一种新的基极电流补偿技术,它具有很小的输入电流。使用一种特殊结构的放大器可以获得高增益,宽频带和低损耗。可变输出级的大电压摆动可以按要求减小。     

基于MC34063负反馈支路自动增益控制电路设计

自动增益控制电路(AGC),广泛应用于无线通信、工业自动化及医疗设备等。它根据输入信号幅度波动进行增益切换,使输出信号幅度维持稳定。目前AGC环路多采用输出信号峰值检测、AD采集、比较器和环路滤波器产生控制信号,控制可变电压增益放大器(VGA)增益,电路设计复杂,成本高。本文设计一款基于MC34063负反馈支路的自动增益控制电路,该电路由AD603放大器、精密整流峰值检测器、运算电路和MC34063电路组成,创新利用电源芯片产生VGA增益控制电压,该方法可替代传统的负反馈支路环节,电路简单,成本低,响应速度较快。     

精密稳流器

OP-22可编程的微功率运算放大器具有宽阔的输人和输出电压范围,这对驱动功率MOSFET器件是非常有用的.下图是一个非常稳定和准确的电流源电路,它能在15～40V范围之间工作,提供高达1A的电流.REF-02和OP-22都以 15～ 40V电压供电.REF-02输出稳定的十5V电压,通过分压成V_R加到电流放大器的输人端.运算放大器驱动功率MO-SFET,I_0R_s=V_R.因为输人电压的范围从0～ 5V,所以,5Ω检测电阻能提供0～1A的电流输出.放大器的高的开环增益使输出电流具有非常好的调整性能.     

一种高增益、低功耗的超宽带低噪声放大器

提出了一种基于跨导增强技术及噪声抵消技术的超宽带低噪声放大器电路,并且在电路中采用了电流复用技术。电路由输入级、放大级和输出级3部分组成。在输入级中,利用跨导增强技术实现了电路输入阻抗的匹配;在放大级中,利用跨导增强技术以及电流复用技术使电路增益有了明显的提升,并且利用噪声抵消技术、跨导增强技术使得电路的噪声性能以及功耗有了明显的改善;在输出级中,利用电感与电容谐振的原理实现输出阻抗的匹配。该放大器采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺,并利用ADS对电路进行优化仿真,结果表明,该放大器在3～5 GHz范围内增益为20.4～21.8 dB,噪声系数为1～1.8 dB。电路工作电压为1 V,功耗为7.9 mW。     

可编程微电流放大电路的设计

介绍了一种动态变化范围较大的可编程微电流放大电路,通过AT89C51单片机控制可编程放大器,输出符合A/D转换器输入范围的电压,同时介绍了微电流放大电路的设计要点和可编程增益放大器LH0086的工作原理     

一种低功耗多功能开关电流型FPAA的设计EI北大核心CSCD

针对现有的开关电流型FPAA功耗大、电路性能不高、功能有限和灵活性不足等问题,设计了一种基于class AB栅极接地开关电流存储电路的FPAA。设计的class AB结构克服了偏置电流必须高于输入信号电流的限制,可以减少阵列的功耗;栅极接地技术有利于消除输入-输出跨导比误差,提高阵列性能。设计了具有可编程电流缩放单元的可重构模拟单元,提高了阵列的灵活性,扩展了阵列功能。在3×2规模的FPAA上,重构实现了模拟滤波器和可编程FIR滤波器,仿真实验结果证明了所设计开关电流型FPAA是有效可行的。与传统开关电流型FPAA相比,实现相同功能电路的功耗降低了50%以上。对FPAA中CAB进行了物理验证,成功重构实现一种电流放大器,结果表明放大器增益可调。     

杂散电容对交流法微电容测量电路噪声特性影响的分析

对电容成像交流法微电容测量电路由杂散电容导致的测量噪声进行了研究.利用运算放大器的噪声模型,对运算放大器输入电压噪声、输人电流噪声以及周边电阻元件的热噪声通过杂散电容作用于交流法微电容测量电路输出的影响进行了理论分析,给出了测量电路输出中噪声峰峰值的理论计算公式并进行了实验验证.理论分析及实验结果表明:交流法微电容测量电路前级运算放大器输入电压噪声通过测量端与地之间的杂散电容形成的噪声是该微电容测量电路输出噪声的主要来源.最后给出了电容成像系统前级运算放大器选型的指导原则.     

微型太阳能光伏发电系统的两种直流升压电路

微型太阳能光伏发电系统直流升压电路主要采用反激变换器和交错反激变换器两种电路,首先分析了两种升压电路的工作原理,推导出两种电路的输出电压增益,然后通过理论推导与实验分析比较这两种升压电路的优缺点,进而得出以下结论:反激变换器与交错反激式变换器具有相同的电压增益;交错反激变换器采用两级反激变换器交错输出的方式,可减小输入大容量电解电容的纹波电流的有效值,从而延长电容的寿命,减少了输出电流的纹波,从而降低输出电流的总谐波失真。     

传感器实用电路基础

第二讲 传感器电路中的 运算放大器 运算放大器具有增益高、共模抑制比高,输入阻抗高、输出阻抗低、电源电压变动适应范围宽、工作频率范围宽以及稳定性好等特点,它广泛地用于传感器电路中。以下对运算放大器的主要参数和在模拟运算中的应用作概要说明。     

辐射监测的微弱电流测量I-V转换技术

针对辐射测量中电离室输出极其微弱的电流信号,研发一种弱电流测量技术。利用高输入阻抗运算放大器设计了用于微弱电流测量的I-V转换采样电路和带有T型网络的I-V转换采样电路,分析研究了I-V转换电路的特点,计算分析T型网络的I-V转换采样电路的灵敏度。通过T型网络,选用高稳定输入阻抗运算放大器和高稳定反馈电阻,提高了测量灵敏度。设计电路满足辐射粒子所致的电离室输出电流为10-14A数量级时的弱电流测量。     

高精度高边电流检测放大器的研究与设计

为了给高效率电源管理类系统中的控制环路部分提供电流检测信号,提出了一种高精度高边电流检测放大器的设计.该放大器的输入级采用共基极接法,针对高低输入共模电平两种情况,采用两种模式切换工作的方式来适应宽输入共模电压.同时,对系统拓扑进行改善,提高系统的电压增益精度.放大器具有输入共模电压范围广且与电源电压无关,对电流检测放大精度高等特点.设计已在1.5 μmBCD工艺下实现.测试结果表明,在0 V～20 V的输入共模范围内,芯片都能正常检测高边电流,且当输入共模电压超出电源电压时,芯片也能正常工作,系统对电流测量的增益误差在-0.08%～0.26%之内,实现了预期的性能指标.     

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。