激光光斑测量系统的电路设计与实现

为了直接测量远场激光光斑,设计开发了一套基于热释电探测器阵列靶的激光光斑测量系统。针对热释电探测器噪声特性,将探测器响应信号通过前置放大、增益放大、峰值保持、A/D采集等电路处理,最后由主控计算机存储光斑信息,并对光斑图像进行分析处理。通过实际的远场激光测试实验,验证了该设计能够有效测量远场激光光斑。     

温度传感器校准系统中红外信号检测电路设计

为了提高红外探测器检测红外微弱信号的精度,采用晶体管恒流偏置电路,使用低噪声高速运算放大器构成了前置放大电路。运用电路理论建立放大电路的噪声等效模型,采用叠加法计算1级放大输出端的噪声电压。通过中温黑体炉红外辐射实验,测试电路性能,取得了500℃~700℃时的电压波形,计算得出信噪比为7.25×103。结果表明,红外探测器前置放大电路达到高信噪比、响应速率快、抗干扰强的应用要求,可以对红外微弱信号检测放大。     

HgCdTe柔性中波红外探测器放大电路设计及噪声分析

设计了一种应用于HgCdTe柔性中波红外探测器的微弱信号放大电路,该电路由电桥电路、调零电路及滤波电路组成.采用平衡电桥与仪表运算放大器INA333相结合的方式搭建电桥电路;并针对探测器直流分量过大问题,设计了可调零、带增益的信号处理电路;最后通过由二阶有源滤波器组成的滤波电路将高频噪声滤除.利用运算放大器的En-In噪声模型,对放大电路进行了噪声分析,并测试了探测器在弯曲状态下的响应性能.实验结果表明,所设计的放大电路增益为86 dB,噪声均方根值低于6.1 mV;柔性探测器的曲率半径为3 mm;当探测器光敏面上的光谱辐照功率为6.75×10-7 W时,产生的光电信号约102?V.     

一种高增益、大带宽跨阻放大器的设计

作为激光近炸引信中探测与目标识别核心元件的光电探测器,其性能取决于光电二极管和相应的放大电路。针对引信、制导应用对光电探测器的要求,提出一种新型高增益、大带宽跨阻放大器设计。该跨阻放大器由两级放大电路构成,第一级由两个对称的RGC（Regulated Cascode）结构组成,消除光电二极管漏电流对直流工作点影响,隔离光电二极管寄生电容提升工作带宽;第二级放大电路由三个级联的电流复用反相放大器构成,是跨阻放大器的主要增益级;最后以射级跟随器输出,为后续系统提供足够的电压摆幅。 该电路基于SMIC 0.35μm 标准CMOS工艺设计,仿真结果表明：跨阻增益为110.2dBΩ,带宽为46.7MHz,40MHz处的等效输入噪声电流谱密度低至1.09pA/ ,带宽内等效输出噪声电压为5.37mV。测试结果表明,跨阻放大器增益约为109.3 dBΩ,输出电压信号上升时间约为7.8ns,等效输出噪声电压大小为6.03mV,功耗约为10mW,对应芯片面积为1560×810μm2。 关键字：跨阻放大器、高增益、大带宽、RGC、反相放大器     

自适应增益光电探测电路设计

在激光模拟实兵对抗系统中,为解决传统光电探测电路受环境影响大,系统不稳定、检测效能低的问题,设计了一种基于单片机的增益自适应光电探测电路。在传统光电探测电路的基础上改用两个对称分布的跨阻放大反馈电路,消除光电探测器偏置分量,抑制前置放大电路的系统噪声;采用自动增益控制电路使不同射击距离下输出信号幅值保持稳定;采用多级滤波的方式去除信号的直流分量并有效抑制背景噪声,为信号的进一步处理提供准备。通过实验验证与TINA-TI仿真分析结果表明,该光电探测电路可以实现增益自适应变化,在不同入射距离下输出电压幅值基本稳定在2 V左右。其性能明显优于传统固定增益电路,极大地提高了对光电信号的探测能力,该结果验证了本文提出的光电探测电路设计的科学性和可行性。     

基于PSD窄脉冲激光信号检测放大电路噪声分析及参数匹配研究

针对基于位置敏感探测器的窄脉冲激光信号检测放大电路,根据其电路组成建立相应等效噪声模型。通过分析信号增益、噪声增益与电路各元器件参数以及频率之间的关系,得到该检测放大电路输入窄脉冲信号与输入噪声的动态响应输出。在此基础上求得使系统不发生震荡的运算放大器单位增益带宽计算公式,并通过研究系统信噪比与频率的关系给出使电路信噪比最大时的最优带宽求解方法。最终,通过具体算例给出电路参数一般性设计方法,并通过仿真得到,小结电容PSD有助于提高电路信噪比。     

四象限激光制导的双光斑探测算法

为了消除干扰光斑对四象限激光导引头的影响,分析了四象限探测器(QPD)经典算法用于双光斑探测的特点,即干扰光斑导致探测器接收能量突变,且双光斑能量中心偏离了没有干扰光斑时的目标光斑能量中心,其偏离量δd由双光斑中心距d和双光斑能量比k决定.在此基础上,提出了四象限激光制导的双光斑探测新算法,由能量突变判断干扰光斑出现的时刻,通过计算每个波门对应的d和k来确定δd,并对双光斑误差信号修正±δd.为了验证新算法,对双光斑的位置误差输出信号进行了数值模拟.结果表明:新算法可实现对目标光斑和干扰光斑的识别,并消除干扰光斑的影响.     

时变湍流对动态移动光斑定位精度的影响

为了研究时变湍流对跟瞄过程中动态平移的光斑定位和跟踪精度的影响,采用改进的逆傅里叶变换方法构造了体现大气湍流特性的随机相位屏,模拟仿真分析了不同强度时变湍流影响下光斑动态平移时探测器感受到的光斑质心与光斑实际质心之间的跟踪偏差、定位偏差与光斑在探测器上位置之间的关系,以及湍流强度对光斑质心定位精度的影响,给出了统计偏差曲线。结果表明,在时变大气湍流的影响下,光斑整体动态平移过程中实际质心的移动距离与接收端探测器感受到的光斑质心移动距离存在一个跟大气湍流强度成正比的偏差。动态平移过程中光斑质心的平移跟踪偏差与定位精度、大气湍流强度以及光斑在接收终端探测器上的位置有关。     

一种微伏信号滤波放大电路的设计

为了解决噪声对微伏级信号的干扰,便于提取有用信号和提供后级处理,提出一种微伏信号滤波放大电路方案。系统主要由放大、滤波及隔离输出三部分组成。经验证：电路放大增益高,对10μV以上信号放大效果良好,避免了信号失真,以及高频噪声和50Hz市电的干扰,可满足后级采集电路的信号输入要求。     

一种微伏信号滤波放大电路的设计

为了解决噪声对微伏级信号的干扰,便于提取有用信号和提供后级处理,提出一种微伏信号滤波放大电路方案。系统主要由放大、滤波及隔离输出三部分组成。经验证:电路放大增益高,对10 V以上信号放大效果良好,避免了信号失真,以及高频噪声和50Hz市电的干扰,可满足后级采集电路的信号输入要求。