滤除50Hz工频干扰的滤波电路设计

结合目前低频电子设备普遍存在受50Hz工频干扰的现状,通过对滤波电路的深入研究,借助电路仿真工具,研究并设计一种能够有效滤除50Hz工频及其二次谐波的可调Q值双T有源带阻滤波电路.该电路具有良好的滤波、放大、反馈、调节功能,在低频信号信息处理、数据传输、抑制干扰等方面都可以得到广泛应用.     

低成本高精度单导联心电信号采集电路设计

为解决心电信号采集过程易受噪声干扰、 电路复杂等问题, 设计了低成本高精度心电采集电路, 采用芯片 AD8232 采集并放大心电信号, 引入 100 Hz 低通滤波器、 0. 05 Hz 高通滤波器及 50 Hz 陷波电路。 实验表明,高频干扰衰减 60 dB(10 倍频), 50 Hz 噪声衰减了 41. 08 dB。 该电路有效地滤除了单导联心电信号中掺杂的共模干扰、 肌电干扰、 基线漂移和工频干扰等, 提高了单导联心电采集精度, 可应用于家用医疗监护、 便携式可穿戴式心电监测设备。     

基于双T网络的50Hz陷波电路设计

以传统双T型无源带阻滤波器为基础并加入反馈电路设计了Q值可调的50Hz陷波电路。仿真实验表明该电路Q值连续可调且具有良好的选频特性,能最大程度地抑制50Hz工频干扰。     

50 Hz陷波器在脑电数据采集系统中的应用

脑电数据采集系统中消除50 Hz的工频干扰历来是一个技术难题.传统的抑制50 Hz工频干扰的方法虽然也能取得一定的效果,但总存在着成本过高和通用性差等缺点,50 Hz陷波器的使用可根本解决这个问题.经过反复试验,证实压控电压源(VCVS)陷波器不仅可最大程度地抑制50 Hz工频干扰,而且电路的结构简单、级联方便,具有较高的可靠性.并提供了VCVS陷波器在强干扰环境下采集到的脑电波,波形清晰干净.由于50 Hz工频干扰几乎存在于所有数据采集系统中,因此这种陷波器具有较强的通用性,可望在其它生物电信号测量的医学仪器及工业测控系统中得到广泛应用.     

便携式心电仪信号采集电路的设计研究

便携式心电仪具有功耗低、稳定性高、使用方便等优点,使用越来越广泛。便携式心电仪中信号采集电路系统由探测电极、前置放大电路、带通滤波电路、50Hz馅波电路、主放大电路以及电平抬升电路等部分组成,其输出信号经模数转换后可进行显示和处理。为提高心电仪的工作稳定性、降低功耗,选用了低功耗、低电压的仪表放大器AD620,为消除50Hz工频干扰,采用了专门设计的50Hz馅波电路,确保心电信号的有效传输。采用Multisim软件对各部分电路进行了仿真,确保设计电路能达到预期目的。     

表面肌电信号拾取与预处理电路设计

表面肌电信号(SEMG)是指当骨骼肌收缩时,肌纤维所产生的微弱电信号在皮肤表面的募集。一般情况下,表面肌电信号特别微弱,频率主要集中在10～500 Hz范围内,幅值在10～5 000μV,很容易受到工频50 Hz噪声干扰。针对表面肌电信号的特点,采用Ag/AgCl电极拾取SEMG信号,设计了仪表放大电路,带通信号调理电路。实验证明,所设计的电路能有效提取带宽为10～1 000 Hz的表面肌电信号,实现了简捷有效的表面肌电信号拾取。     

基于嵌入式结构的音频数据采集系统设计及实现

介绍了基于dsPIC30F6014A嵌入式芯片的高速音频数据采集系统设计方法,研究了针对微弱音频信号调理电路的设计,抑制环境噪声尤其是50Hz电网强信号对弱信号的影响及解决方案.在MATLAB平台上设计了抑制干扰的带通滤波器,自行设计了以dsPIC30F6014A嵌入式芯片为控制器的测试板,并完成了软硬件编程调试.现场测试表明,该系统在环境噪声不超过40db的条件下,对微弱音频信号的采集处理取得了良好的效果.     

新型心电信号检测带通滤波器的设计

提出了一种新型的用于心电信号检测的带通滤波器.心电信号是常见的生物电信号,低频达到0.1 Hz,高频分量超过100 Hz,其检测电路中需要一个0.1-100 Hz的带通滤波器.由于0.1 Hz的低截止频率和片上电容、电阻值的限制,采用传统滤波器设计方法很难达到设计要求.为寻找结构简单而性能达标的滤波器结构,引入了电流舵技术,用低通滤波器和高通滤波器串联的方式,使用不超过10 kΩ的电阻和不超过6 pF的电容就可以实现低达0.026 7 Hz的截止频率.该滤波器在SMIC 0.18 μm工艺下进行设计与仿真,经过仿真验证,该滤波器在1.8V工作电源的情况下获得了0.026 7-202 Hz的通频带,低于168 μV的输入参考噪声;0.1-100 Hz频带内相移小于±30°,带内波动小于1 dB,滤波器整体功耗为311 nW.该滤波器结构简单,所需电阻电容值小,具有低噪声、低功耗的特点.     

基于EWB的巴特沃斯有源低通滤波器的设计与仿真

滤波器在信号处理、数据采集和传输、干扰抑制等很多领域都有广泛的应用,设计一个性能优良的滤波器对整个系统性能至关重要.传统的设计方法计算繁琐,电路形式和参数的确定比较复杂,本文介绍了一种利用归一化表经过简单计算就可快速设计各种截止频率的低通滤波器的方法,并用EWB软件对设计结果进行了仿真,结果证明该设计方法设计的滤波器性能符合要求,具有很好的实用性.     

多相滤波器的原理及其实现

作为直接变频式低中频接收机中的关键技术之一 ,多相滤波器起着抑制镜像干扰和邻频道干扰的作用 ,它的设计直接影响着整个系统的接收性能。以复数滤波器为例 ,讨论了多相滤波器的基本原理。在此基础上 ,推导出其电路结构形式 ,并实现了一个三阶复数带通滤波器。将该滤波器应用于 90 0 MHz频段低中频接收机中进行测试 ,得到它的幅频特性实验结果 ,中心频率为 2 5 0 k Hz,镜像频率 - 2 5 0 k Hz处镜像抑制达到了 33d B,从而证明了它在低中频接收机中的有效性     

基于右腿驱动技术的脑电信号放大器的设计

设计了高性能的脑电信号(EEG)放大器,将差分放大电路、右腿驱动电路应用于放大器的前置部分,有效消除共模信号干扰,通过前置放大器和两级后级放大器将EEG信号放大,通过设计并合理安置多个低通滤波器和50Hz陷波器,有效消除EEG信号中的高频干扰和工频干扰,在非屏蔽室的条件下能够有效检测到EEG信号.测试结果表明,放大器各个部分性能指标已达到设计要求,同时在测试者头皮采集到了实际的EEG信号,证明了设计的有效性.     

光源调制全光纤电流互感器的研究

介绍了全光纤电流互感器的结构,分析了系统输出信号的特点,指出工频干扰及线性双折射效应是影响系统稳定性的主要问题.提出并实现了基于光源调制的抑制工频干扰方法.该方法利用2000 Hz的方波光源作为互感器的光驱动,系统的输出信息由原来的一路变成了两路,通过两路信息的融合有效地抑制了电路工频干扰.理论分析及实验结果表明,在不增加系统复杂性和硬件投入的条件下,该方法不仅抑制了电路中的低频干扰,还有效地抑制了工频干扰,提高了系统的信噪比,为提高全光纤电流互感器系统的稳定性和可靠性提供了新的方法.     

低压电力线载波通信的耦合电路分析

为了利用电力线实现可靠的载波通信,耦合电路的分析与设计是问于:一方面,要求载波信号的加载效率高;另一方面,要求电力网50 Hz的工频信号不能给载波通信系统带来太大的干扰.笔者采用了"电磁耦合"与"阻容耦合"相结合的"复合耦合技术",很好地解决了这一难题.基于这种"复合耦合技术",分析了"电力线载波通信的耦合电路".仿真结果和实验结果表明:该耦合电路既有较高的载波信号加载效率,又能完全地隔离电力网50 Hz的工频信号.因此,该耦合电路可广泛应用于电力线通信系统.     

基于90 nm SOI CMOS工艺的24 GHz信号发生器

SOI CMOS工艺具有高的截止频率和良好的温度稳定性,能够满足微波毫米波雷达收发芯片在多种应用场景下的使用要求.采用90 nm SOI CMOS工艺,设计一种A类无输出阻抗匹配网络Stacked-FET功率放大器,改善了功率放大器的饱和输出功率和可靠性.基于此功率放大器设计并实现了一款24 GHz信号发生器电路.通过电磁场仿真分析研究了Dummy金属对片上螺旋电感性能的影响.经流片加工测试,结果表明,该信号发生器电路能够输出22.2～24.7 GHz的信号,平均输出功率为8.83 dBm,峰值输出功率为10.5 dBm.在偏1 MHz和10 MHz处压控振荡器的相位噪声分别为-91 dBc/Hz和-123 dBc/Hz.芯片面积为1.4 mm×1.4 mm.     

适于MEMS加速度计读出电路带宽可调的低通滤波器

提出了一种适于MEMS电容加速度计读出电路带宽可调的低通滤波器,带宽调节范围为100Hz～8kHz。信号频率低于500Hz时选用开关电容低通滤波器,高于500Hz的信号则由连续时间低通滤波器来处理。该低通滤波器采用1.2μm的2P2M的N-阱CMOS工艺实现。设计中分析并解决了因时钟信号引起的制约开关性能的因素:优化的开关时序消除了电荷注入引起的非线性;时钟馈通敏感节点增加虚拟开关抵消了耦合电荷;高PSRR共源共栅折叠式差分输入结构,有效地抑制了来自电源的干扰,改善了电路的性能。     

一种自给基准参考电压的前置稳压器设计与研究

设计1种可实现自给基准参考电压的前置稳压器.提出1种新的电路结构,该电路结构由前置稳压电路和基准参考电压产生电路组成.前置稳压电路输出稳定电压为芯片其他模块提供稳定电压,基准参考电压产生电路输出与电源无关的基准参考电压,作为前置稳压电路的参考电压,通过反馈机制,实现稳定输出,从而为芯片在供电电压波动较大的情况下,提供稳定电压.采用BCD工艺模型对电路进行仿真,仿真结果证明此种稳压器的线性调整率为0.008%,负载电流由0上升至100 m A时,负载调整率是1.18%,当频率为10 k Hz时,电源纹波抑制比为-58 d B,频率为40 k Hz时,抑制比为-29.7 d B.     

消除非连续型工频干扰的零暂态响应数字陷波器

一种新型的暂态响应为零的数字陷波器可以对工频干扰(50Hz电力干扰)提供约40dB 的抑制和衰减,并且由于其零暂态响应的特点,该数字陷波器特别适合在一些特殊的使用环境中(例如检测和记录微弱的生物医学信号)抑制和消除非连续型的工频干扰或其它单一频率的非连续型干扰.     

适于MEMS加速度计读出电路带宽可调的低通滤波器

提出了一种适于MEMS电容加速度计读出电路带宽可调的低通滤波器,带宽调节范围为100～8000 kHz。信号频率低于500 Hz时选用开关电容低通滤波器,高于500 Hz的信号则由连续时间低通滤波器来处理。该低通滤波器采用1.2 μm的2P2M的N-阱CMOS工艺实现。设计中分析并解决了因时钟信号引起的制约开关性能的因素：优化的开关时序消除了电荷注入引起的非线性;时钟馈通敏感节点增加虚拟开关抵消了耦合电荷;高PSRR共源共栅折叠式差分输入结构,有效地抑制了来自电源的干扰,改善了电路的性能。     

消除电网工频信号干扰的陷波电路设计

工频干扰存在于各种数据采集系统中,直接影响被测信号的测量精度.针对电网频率波动的实际情况,基于双T型阻容有源陷波电路,设计了可以滤除频带在49.5～50.5Hz之间工频干扰的陷波电路.详细地分析了所设计陷波电路的陷波深度与被测信号失真的关系,并给出了其幅相特性.提出的陷波电路信噪比可达60dB以上.通过仿真试验验证了设计的陷波电路具有较好的滤波效果.     

应用于可穿戴脉搏血氧检测的G_m-C低通滤波器

为了解决可穿戴脉搏血氧检测芯片滤波器面积大、功耗高的问题,改进设计了一个三阶巴特沃斯G_mC低通滤波器.线性跨导器采用源极负反馈结构来增大线性范围,并且输入管工作在亚阈值区降低了功耗,然后通过密勒效应放大电容来减小面积;同时,该滤波器通过开关电容调谐电路调制滤波器的截止频率,降低工艺偏差.仿真结果表明:在SMIC 0.18μm CMOS工艺,1.8V电源电压供电下,该低通滤波器的截止频率为7.9Hz,面积为0.14mm~2,功耗为6.7μW,相比其他的设计方案,在功耗和面积上都有大幅优化.