采用F-P光学腔的外腔半导体激光器锁相稳频方法

针对外腔半导体激光器出射光频不稳定的问题,提出了一种将Fabry-Perot(F-P)光学腔与锁相放大器相结合的稳频方法,将激光器出射光频稳定在F-P光学腔的平均腔长相对应的谐振频率上。信号发生器驱动F-P光学腔的腔长按照正弦规律变化,光电探测器将透过F-P光学腔的光信号转化为电信号,锁相放大器将这一电信号与信号发生器的驱动信号进行混频经低通滤波后得到光学腔谐振信号相位误差。利用这一相位误差信号,通过PID控制器对激光器内腔电流和外腔PZT驱动电压两种不同的反馈方式进行反馈控制,实现稳定的输出光频。理论推导出光学腔谐振信号相位误差与激光器波长变化关系,选用F-P光学腔透射峰值时间间隔τ的标准偏差作为评价频率稳定度指标。通过实验验证,选用外腔PZT驱动电压的反馈方式,能将外腔半导体激光器的光频稳定性提高约80%,该方法具有简单高效的特点,并且可以实现较长时间的频率稳定,也能够适用于不同波长的激光器稳频。     

光热反射实验中微弱信号的测量

介绍了用激光光热反射方法测量表面下物体热物性的实验原理.分析了实验中噪声的主要来源,运用带通滤光片结合差分探测的方式降低激光器产生的噪声.锁相放大技术对被测信号进行窄带放大,锁相放大器结合示波器输出了被测信号的周期变化部分,实现了光热法测量中微弱信号的测量.     

一种3.3 V/0.6μm轨对轨CMOS运算放大器的设计

基于0.6μm CMOS工艺,设计了一种轨对轨运算放大器.讨论了该运算放大器的原理、性能及设计方法,并进行了模拟仿真.此运算放大器采用了3.3V单电源供电,其输入共模范围和输出信号摆幅接近于地和电源电压,即所谓输入和输出电压范围轨对轨.其运放的小信号增益为77dB,单位增益带宽为4.32MHz,相位裕度为79度.由于电路简单,工作稳定,输入输出线性动态范围宽,非常适合于SOC芯片内集成.     

心电图机中直流平衡控制和1mV定标电路的设计

本文分析了心电图机中１ｍＶ定标电路和直流平衡控制电路的设计，１ｍＶ定标电路在心电图机中可以衡量心电信号，也可检查放大器和记录器的工作状态，直流平衡控制电路可以使放大器在无信号输入时，输出点无零点漂移。     

零序功率方向继电器

功率方向继电器,是由电流信号移相电路、电流、电压矢量乘法器和电压相位锁相器构成。电流信号通过放大器进行移相,电压信号经比较器后变成同相位的方波信号,而与电压幅值无关,移相后的电流信号与方波信号进行矢量乘积运算,输出电平经比较器后控制继电器动作。由于采用了上述电路,使在正方向功率时动作,反方向功率时不动作,起到功率方向保护作用。     

基于3阶补偿网络的Buck电路输出电压控制策略的设计

Buck电路是一种降压斩波器,降压变换器输出电压平均值Vo等于占空比乘以输入电压Vin。通常电感中的电流是否连续,取决于负载的大小,所以简单的BUCK电路输出的电压不稳定,一旦负载突变会造成严重后果。加入3阶运算放大器补偿器以实现PID控制。可通过采样环节得到PWM调制波,再与基准电压进行比较,通过PID控制器得到反馈信号,与三角波进行比较,得到调制后的开关波形,将其作为开关信号,从而实现BUCK电路闭环PID控制系统。     

高精度和高稳定性半导体激光器恒流驱动电源

基于输入电流的微小变化可以引起半导体激光器输出波长和功率显著改变的特征,研制了一种高精度、高稳定性半导体激光器恒流驱动电源。该电源利用运算放大器和场效应管组成恒流源电路,消除了供电电源对输出电流特性的影响,使输出电流仅受调谐电压的变化而改变,提高了输出电流的稳定度;采用高精度基准电压源使调谐电压具有极高的输出精度和稳定度,增强了输出电流的精度;电源慢启动电路避免了浪涌及高压静电等对激光器的损坏,限流保护电路使流过激光器的正向电流不超过允许最大电流值,启停控制电路可根据实验需求随时关闭激光器而不影响电路的其他功能,实现了对激光器的可靠保护。测试结果表明,该电源在输出电流0～200 mA范围内连续可调,输出电流精度为0.01 mA,长期稳定度约为0.004%,具有恒流特性好、纹波小、保护电路可靠、抗干扰能力强、成本低、易实现等特点。     

一种新型锁相放大器检测电路

锁相放大是微弱信号检测的重要手段．现有的模拟锁相放大器参数稳定性和灵活性差，数字锁相放大器存在运算复杂等问题、为此，提出一种新型锁相检测电路，将传统锁相放大器的优点与∑-△型A／DC的过采样和积分特性结合起来．对该电路作了理论分析，并通过实验证明了该电路比现有锁相放大器具有更好的性能，能实现与微处理器无“缝”数据采集和传输．     

一种轨对轨两级CMOS运算放大器的设计

目的 设计一个具有轨对轨输入和输出摆幅的两级CMOS运算放大器.方法 输入级采用两对单一类型的n沟道差分对管作为输入管,用两个相同的n沟道源跟随器来完成输入电平的直流电平转移,实现了轨对轨的输入摆幅;输出级采用前馈甲乙类控制的轨对轨输出级,保证了轨对轨的输出摆幅和较强的驱动能力.结果 用标准的0.6μm CMOS BSIM3v3模型库对该放大器进行了仿真,开环电压增益、单位增益带宽和相位裕度分别达到了113.57dB,11.9MHz和53°,输入级跨导的变化在±5%内.结论 所设计运算放大器其输入和输出摆幅为轨对轨,满足设计所提要求.     

基于FPGA的音频信号分析仪

本系统基于FPGA为控制核心,DSP为运算核心,以放大器和模数转换器（A／D）作为信号的输入级,实现输入音频信号频率的分析,可以测量正弦信号的失真度,并将信号总功率、频率分量的频率值和功率值等信息实时在液晶显示屏上显示。     

一种新型连续可调脉冲电流源的设计

针对新型半导体激光器的应用需求,提出一种新型的数控可调的脉冲电流源,其核心部分是精密恒流源电路和脉冲电流镜电路。精密恒流源电路采用基于运算放大器的深度负反馈技术,提供一个精度高、稳定性好、幅值连续可调的恒定电流输出;脉冲电流镜电路采用高速场效应管实现对恒流源电流的复制和倍乘,降低脉冲电流源输出负载对前级深度负反馈部分的影响,提高电路的稳定性,并利用模拟多路复用器对电流镜栅极的控制,将脉冲信号传递到脉冲电流中,从而输出脉冲电流。仿真实验表明,提出的脉冲电流源运行稳定可靠,输出的脉冲电流的幅值、重复频率和脉冲宽度均可数控调节,电流幅值稳定,脉冲前沿陡峭,可满足不同的激光器驱动和测试需求。     

基于DSP的数字化控制电源

介绍了一种采用基于TMS320F240DSP控制的数字化电源的构成和原理,系统包括模块化的开关电源,DSP控制电路,信号采集和放大电路,保护电路等部分,结合软件设计,可实现半导体激光器的可靠运行和工作电流的稳定准确输出.     

高功率因素的PWM整流器滤波的MATLAB仿真

简略讲解了整流器基本原理及其高功率因数的控制方法和电力滤波技术及其控制方案。经过比较后选择较好的UPF控制策略对PWM整流器进行MATLAB仿真。首先将整流直流电压的测量值与给定值进行比较并相减,再经过具有低通滤波功能的误差放大器后得到电压控制量。该电压控制量经过与各输入相电压的参考信号相乘后得到各相的输入电流给定信号,该给定信号与各实际电流信号相比较后经过各自PI调节器,得到最终的体现有输出电压调节和输入电流调节的综合控制信号,然后经过电压比较器后得到6路PWM信号,经过隔离放大后驱动对应功率器件工作。     

微弱信号的双锁相检测电路研究

在薄膜厚度监控系统的光电检测中，针对信号特征，提出了微弱信号的双锁相检测思想，并研制了一套多级放大器和双锁相放大器。其输出信噪比≥500，静态漂移率≤7％h。膜厚监控测试实验肯定了该思想和电路设计。     

一种电流型并联谐振DBD臭氧电源

研究一种新型电流馈电式并联电感补偿负载谐振DBD臭氧发生器供电电源。该电源功率级由BUCK斩波电路和单相桥式逆变器组成。斩波器工作于固定频率PWM方式,采用输出电流闭环控制实现放电功率的调节,逆变器控制采用数字频率锁相跟踪技术使电源工作在小容性准谐振状态。对该电源的工作原理进行分析,给出斩波电路电流负反馈PI调节器、逆变器数字频率锁相跟踪算法的原理和实现方法、关键控制电路和IGBT驱动电路的详细设计。实验结果表明:调节电源直流电流能有效地调节发生器放电功率,电源输出功率因数高于0.98,系统稳定可靠。     

基于升降压的高效率低纹波LED驱动芯片设计

设计了一款基于同相Buck-Boost变换器的LED驱动控制芯片.设计的控制电路实现了从降压模式到升压模式的平滑切换,从而保证了系统的稳定性并减小了输出电流纹波;在Buck-Boost过渡模式工作状态下,控制电路降低了平均电感电流,因而提高了系统转换效率.此外,控制电路中设计了一种自动调零的误差放大器,减小了放大器的输入失调电压和闪烁噪声,输出电流的精度得以提高.在180 nm CMOS工艺上流片的测试结果表明:当输入电压为2.7～5.0 V,输出电流为850 mA时,纹波率不超过3%;当负载电流为150 mA、输入电压为5 V时,驱动电路的转换效率高达95%.     

前馈型轨到轨恒跨导恒增益CMOS运算放大器

设计了一种恒跨导恒增益的轨到轨运算放大器.输入级采用一倍电流镜控制的互补差分对结构,实现轨到轨和恒跨导.通过分析运算放大器电压增益随共模电压变化的原因,提出了一种前馈型恒增益控制模块,可以根据共模电压开启或关闭附加电流源,使运算放大器电压增益保持恒定.输出级采用前馈型AB类输出结构,以达到轨到轨输出效果.采用Chartered公司0.35μm工艺进行流片,仿真及测试结果表明:该运算放大器的直流开环增益为125dB,单位增益带宽为8.879MHz,在整个共模范围内电压增益最大变化率为1.69%.     

近红外半导体激光器注入电流和工作温度的精密控制

为获得高稳定的半导体激光器的频率输出研究了其注入电流和工作温度的高精控制方法，讨论了控制电路的原理和实际设计，给出了激光器注入电流，工作温度稳定性的测量结果，用稳定的激光器观察了汽泡铷原Ｄ２吸收谱线。     

基于电子开关式锁相放大器的微弱信号检测方法

在磁感应成像系统中,有用的二次磁场十分微弱,都淹没在主磁场中,因此采用微弱信号检测技术中的锁相放大器来提取。本研究以电子开关为相敏检波核心,利用相敏检波、锁相环、直流放大滤波、AD采样等电路模块,构成了精度高的模拟锁相放大器。该系统检测有效值10~1 000μV频率为1kHz的正弦信号,其误差在2.6%以内;输入相同幅值频率为1.05kHz的噪声信号,其误差最大在3%以内;输入10倍幅值1.05kHz的噪声信号,对测量结果有一定影响,其误差最大8.6%。所以,基于电子开关式锁相放大器有很好的噪声抑制能力,能够在强噪声背景下提取出特定频率微弱信号。     

高选择性便携式正交锁相放大器研制

针对商用锁相放大器或虚拟锁相放大器体积较大、 价格昂贵, 无法集成在便携式设备中的问题, 利用信号相干检测原理, 设计并研制了一种基于ARM7的便携式正交锁相放大器, 包括两路参考信号相互正交的相敏检波器。为验证各电路功能, 详细测量了各模块的输出信号波形。利用信号发生器模拟产生待测信号, 对两路相敏检波器的输入输出关系做了标定, 并重点对所研制锁相放大器的性能做了测试和表征, 包括量程、 均值误差、 选频特性和检测下限等。实验结果显示, 系统测量下限小于等于5 mV, 检测范围为5~3 000 mV, 均值误差绝对值小于等于10 mV, 满度测量误差小于等于1%, 待测信号允许带宽0~50 kHz, 3 dB频带宽度小于1 Hz, 达到了便携式仪器的测量要求。