640X512InGaAs探测器低噪声采集系统设计

针对640?512 InGaAs探测器工作原理和输出信号特点,从低噪声角度出发,设计了由探测器驱动电路、信号缓冲电路、单端转差分电路、差分放大电路、模数转换电路、FPGA时序控制电路构成的InGaAs探测器低噪声采集系统。着重解决了在满足驱动的条件下降低系统噪声,对提供精密偏置电压、温控电路和输出信号处理过程给出了详细的设计思想和实现方法。试验结果表明,系统工作正常并获得了良好的噪声特性,整个采集系统暗电平等效均方根(RMS)噪声低于0.3mV。     

用于光谱测量的光电二极管阵列驱动设计

为实现高动态范围多通道光谱测量,优化设计了光电二极管阵列S3924驱动电路。电路由时序产生单元、信号采集单元、控制单元3个功能模块组成。该电路使用一片EPM7064 CPLD作为光生电荷转移和信号采集的时序发生器;探测器输出信号被两个放大器同时放大,利用高速模拟开关切换方法,在单幅光谱测量中实现两级信号增益;为了防止探测器过饱和,设计了自动读出功能。最后对光谱信号噪声水平进行了评价,该噪声峰谷值小于0．01V,标准偏差在0．002V以下。     

低噪声微光探测器设计与分析

探测微弱光信号时,为防止目标信号被噪声淹没,探测器的低噪声设计成为关键.选用合适的器件,采用低噪声设计技术,兼顾探测器的可靠性、稳定性考虑,提出了适用于微光探测系统的探测器设计方案.通过建模分析,估算出其电路本底噪声仅为333.09μVrms.结果表明低噪声探测器设计合理、可行,对于类似的微光探测系统中探测器低噪声设计及分析具有一定的借鉴意义.该方案已成功应用于某瞬态微光探测系统中.     

低噪声X射线探测器读出电路

设计一种32通道X射线探测器读出电路, 将探测到的微弱电信号进行放大并转换成电压信号读出。该电路中每个通道包含一个电荷灵敏放大器、一个相关双采样电路和一个采样保持电路。 为提高成像质量, 对读出电路进行低噪声设计, 其中前级的噪声贡献尤为明显, 因此重点对噪声源进行理论分析并采取相应的降噪措施。仿真得到输出积分噪声为69.7 μV。     

弱光强信号检测系统前级放大电路的设计

针对防伪全息产品参数检测中弱光强信号的探测，设计了一种实用化的基于ICL7650斩波自动稳零运算放大器的低噪声前级放大电路。同时，从电路形式设计和器件选择两方面论述了光电探测器基本前级电路设计要点，并在实验的基础上分析了影响光电探测器精度的因素。实验结果表明：电路输出信号信噪比大于90；电路在配置匹配电阻时输出信号的信噪比是无匹配电阻时的10倍以上。     

用于神经信号采集的高PSRR及CMRR植入式模拟前端

针对人体内神经电信号非常微弱、噪声大、环境干扰大等特点,研究与设计了一款应用于神经信号采集的高电源抑制比(PSRR)和共模抑制比(CMRR)的低噪声植入式模拟前端.该模拟前端采用全差分结构来实现模拟前端中的前置放大器、开关电容滤波器及可变增益放大器,使得电路具有较好的电源抑制比和共模抑制比;采用斩波调制技术来抑制电路的低频噪声,并通过带电流数模转换器(DAC)的纹波抑制环路来抑制前置放大器的输出纹波,从而使该模拟前端在具有高PSRR和CMRR的同时能保持低噪声性能.文中采用0.18μm CMOS工艺设计该模拟前端芯片,版图后仿真结果表明,该模拟前端在0.1 Hz~10 k Hz内的等效输入噪声为2.59μV,实现了46.35、52.18、60.02、65.95 d B可调增益,CMRR和PSRR分别可达146及108d B,很好地满足了植入式神经信号采集的要求.     

面阵CCD视频信息获取技术与实现

针对面阵帧转移CCD探测器,深入研究分析其工作原理,为满足视频应用的需求,结合CCD探测器驱动电平要求和输出信号的基本特征,设计了相应的前端电路,保证探测器稳定工作,实现其高性能。试验结果表明：该信息获取电路设计满足视频相机系统工作要求,并具有集成度高、功耗低、稳定性好的特点。     

感应同步器测角系统的电路设计与软件补偿

为了实现高速高精度电机扫描控制,设计了基于高性能追踪型轴角转换器RDC19220的绝对式圆感应同步器测角系统。该系统包括激磁电路、信号调理电路、轴角转换电路以及数字逻辑电路。为了提高测角精度,降低系统噪声对输出角度数据的影响,设计了低噪声的模拟信号处理电路,同时对绝对角度误差修正与数据融合的方法进行了研究与算法实现。实验表明,本系统能够有效地消除噪声,输出角度分辨率可以做到0.2″。     

带有源巴伦的CMOS宽带低噪声放大器设计

设计了一种400～800 MHz带有源巴伦的低噪声放大器(balun-LNA).电路输入级采用共栅结构实现宽带匹配,输出端使用共源漏技术来实现巴伦功能,将单端输入信号转变为差分输出信号,利用参数优化设计来降低噪声性能.电路采用TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺仿真,结果表明:在400～800 MHz工作频段内,balun-LNA的输入反射系数小于-12 dB,噪声系数为3.5～4.1 dB,电压增益为18.7～20.5 dB,在3.3V电压下功耗约为17.8 mW.     

高集成度自动化γ能谱仪

针对核反应堆安全壳内γ射线在线监测需求,本文设计了一款高集成度、低功耗、高分辨、长续航、可自动测量的γ能谱仪.谱仪选用了高分辨率LaBr_3(Ce)闪烁体探测器,并且设计了有源锥形分压电路为探测器供电,从而提高谱仪的能量响应动态范围.同时设计了低噪声电荷灵敏前置放大器电路对探测器输出信号进行放大,并匹配设计二阶有源低通滤波电路,将前端信号成形为准高斯脉冲信号.采用STM32L4系列微处理器设计了高集成度的多道脉冲幅度分析电路,完成脉冲信号的模数转换和在线数据处理,获得γ能谱.另外,本文还基于CC228P-09Y小型高压电源模块设计了低噪声高压电源电路为LaBr_3(Ce)探测器提供高压;利用STM32L4处理器设计了锂电池供电的电源管理电路,使得谱仪可以实现自动开启工作模式或进入待机模式,从而实现长续航时间自动γ能谱测量功能.对谱仪进行性能测试得到:谱仪能量分辨率为3.0%(@662 keV),且能量响应积分非线性为9.5%,能够长期稳定工作,具有低功耗长续航时间等特点.     

TEM接收机低噪声抗饱和前放电路设计

为了满足瞬变电磁接收机的低噪声要求及消除在瞬变信号早期易出现饱和的现象，设计了TEM接收机低噪声抗饱和前放电路，该电路使用超低噪声运算放大器LT1028，并采用屏蔽接地技术降低外部地干扰、耦合等噪声；使用可编程放大器PGA202对整个瞬变信号采用分段放大技术，既避免了早期信号饱和，又保证了接收机的动态范围。该设计电路还可用于其他大动态信号采集系统中。实践证明，该电路改善了整机的信噪比，提高了晚期微弱信号的识别能力（检测的有效信号为几个微伏），在具体应用中取得了良好的效果。     

感应同步器输出信号的低噪声前放技术研究

感应同步器的输出信号微弱,且包含有原端连续绕组感应噪声,要求设计具有低噪声、高增益特性的前置放大器。针对这种设计要求,通过利用传感器和放大器噪声分析理论,对感应同步器输出级、前放电路输入级进行噪声建模,分析得出对应感应同步器输出信号的噪声系数和最佳源电阻,并以此为依据选择出了合理的低噪声前放输入级器件。计算和仿真分析表明,所选放大器件能与感应同步器进行噪声匹配,该前放电路能够满足感应同步器输出信号的放大要求。     

一种高速低相位噪声锁相环的设计

设计了一种1．8V、SMIC0．18μm工艺的低噪声高速锁相环电路．通过采用环行压控振荡器,节省了芯片面积和成本．通过采用差分对输入形式的延时单元,很好地抑制了电源噪声．与传统的简单差分对反相器延时单元相比,该结构通过采用钳位管和正反馈管,实现了输出节点电位的快速转变,整个电路芯片测试结果表明：在输入参考频率为20MHz、电荷泵电流为40μA、带宽为100kHz时,该锁相环可稳定输出频率为7971MHz—1．272GHz的时钟信号,且在中心频率500kHz频编处相位噪声可减小至-94．3dBc／Hz。     

一种集成SAR-ADC的电容式MEMS陀螺仪高精度模拟接口电路

提出一种为MEMS振动陀螺仪设计的驱动和检测接口电路。 第一步采用通用级和TIA得到低噪声C/V转换, 同时集成采样率1.25 MS/s的14位SAR-ADCs, 将驱动和感应模式的信号转换到数字域。采用这种策略, 模拟电路的复杂性被降低, 数字域的信号可以更精确操作。此接口适用于共振频率为3~15 kHz的MEMS 陀螺仪。此电路在0.18μm CMOS工艺流片。实验结果显示, 在3.5 kHz频率下, 输出电容的噪声密度为0.03 aF/√Hz。     

差动对焦系统光电信号探测电路的设计

依据差动对焦系统的要求,给出了差动光电信号探测电路的实现方法。以高性能仪用放大器AD620BN、低噪声运放AD795JRZ和运放OP07EP为核心,设计了光电转换前置电路、信号调理及差分电路、二阶低通滤波器及伪零点消除电路,实现将差动光信号转换为电信号。经后续MSP430F149单片机系统电路处理后,产生调焦控制信号实现系统的自动对焦。实验测试结果验证了所设计电路的可行性和正确性,符合差动对焦系统的设计要求。     

光电检测前置放大电路的设计

从PIN光伏探测器的特性入手，设计了一种能提高电路信噪比及减小噪声带宽的前置放大电路，并指出了设计低噪声、高响应度光电检测电路的一般原则。     

搅拌设备控制系统的输入信号预处理电路设计

为了提高沥青混凝土搅拌设备计算机控制系统的可靠性，针对其工作环境对输入信号预处理电路的特殊要求，通过比较的方法，论述了温度检测和配料称量等模拟信号及开关量输入信号处理电路设计的依据，并设计了相应的电路。针对变频器输出频率显示信号中的高频噪声，设计了相应的噪声消除电路，给出了进一步提高系统抗干扰能力的措施。将设计的电路应用于LB2000和LB3000型沥青混凝土搅拌设备计算机控制系统，进行了测试。测试结果表明：输出信号稳定，且消除了高频干扰，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。     

矢量水听器微弱信号调理电路设计

矢量水听器用于检测水下声音信号,但其输出信号微弱,易被复杂的海洋环境噪声干扰,不能直接用于后续采集电路,为了实现对矢量水听器检测到的水下声音信号进行有效提取,针对水听器输出信号的特点,设计了一种相应的调理电路,使得后续采集电路可以得到较高信噪比的信号,通过对其进行仿真和实际测试,验证了该调理电路的可行性及有效性。     

低噪声水声信号前置放大器设计

水下信息的发送与接收主要通过声信号的传播,水听器作为常用的水声信号接收装置,需要前置放大器来提高所获取信号的质量。文中选用AD8421仪表放大器芯片与OP2177精密运算放大器芯片设计了一种低噪声水声信号前置放大器,该电路增益为26 dB,工作带宽为100 Hz～20 kHz,输出信号为差分形式,同时具有小体积、低功耗的特点。通过连接某型压电水听器,测试了电路工作性能以及对水听器信号的调理效果。实测结果表明,该前置放大器能满足设计技术指标要求,在实际工作中取得了良好的效果。     

VSP2210 在TDI-CCD相机视频信号处理中的应用

为了在TDI-CCD信号采集系统中获得高质量的图像视频信号,必须对噪声进行适当的处理。针对TDI-CCD输出噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术。根据提出的噪声抑制处理技术,设计了以VSP2210为核心处理器件的TDI-CCD相机视频信号处理电路。实验室和室外推扫成像实验结果表明,新提出的噪声处理技术比传统的处理技术更能有效的处理TDI-CCD输出视频信号的噪声,降低视频处理电路引入的噪声,提高TDI-CCD视频图像信号的信噪比,更适合应用于TDI-CCD相机系统的工程实际。