基于ADA2200的开关电容微位移传感器信号处理电路研究

为实现天文望远镜子镜之间微小位移的精密测量,采用信号处理电路去除噪声影响。采用基于开关电容技术的驱动与检测器和以ADA2200为中心的位移信号解调方法,设计了主要电路模块。电容检测模块包含了开关电容驱动和电容/电压(C/V)转换电路。同步解调模块使用了ADA2200芯片,基于采样模拟技术(SAT)对信号进行同步正交解调。实验结果表明,该文方案可以实现电容极板之间相对微小位移的检测,ADA2200芯片对包含静态位移信息的调幅波的解调精度优于2.5%,对动态变化的位移参数也能够实现实时解调。     

电容式力平衡加速度计的设计

电容式微机械加速度计是一种将加速度转换成差分电容、通过检测差分电容的变化来检测加速度大小的一类高精度的惯性传感器。利用开关电容电路实现C-V变换,利用反馈静电力实现力平衡闭环控制,设计了一种电容式微机械加速度计。通过构建电容式加速度传感器及外围电路的数学模型,推导了闭环工作的系统函数。并对实际系统进行研制,最后给出了整个系统的测试结果。     

基于GND采样技术的逐次逼近型模数转换器设计

针对柔性压阻式压力传感器输出信号数字化对功耗和面积的要求，设计了一款低功耗逐次逼近型（SAR）模数转换器（ADC）.电路采用了基于GND采样的单调开关切换方案降低DAC开关能耗，并使用了分段电容阵列，在进一步降低切换功耗的同时，还缩减了整体电路的面积开销.此外，电路还设计了两级预放大器来降低动态比较器的噪声和失调，采用动态元件匹配技术（DEM）来提高ADC的线性度.在 1P6M CMOS工艺下实现了该ADC的电路设计和版图绘制，芯片内核面积约，在1.8 V的电源电压下功耗为.流片测试结果显示：SAR ADC在250 kHz的采样率下以11 bit输出时，信噪失真比SNDR为65.0 dB，有效位数ENOB为10.51 bit.     

电容式焊条药皮湿度测定仪的研制

研制成功的电容式焊条药皮湿度测定仪，由电容式湿度传感器、测量运算电路、Ａ／Ｄ转换和ＬＣＤ显示电路组成，可对焊条药皮湿度进行快速、无损检测，并可现场操作．采用脉宽调制和开关电容滤波电路可保证对传感器电容量的精确测量，设计弹性对开管式传感器极大限度地消除了金属管与焊条药皮之间的空气间隙，提高了传感器灵敏度．     

后差变换开关电容RLC仿真电路

本文采用后差变换,提出实现模拟电阻,电感和电容特性的开关电容仿真电路的新原理。设计並实验了开关电容负阻变换器和电感仿真电路。实验了采用这种仿真电感的科皮兹正弦波振荡器。电路是全相输入和全相输出,实际采样频率是时钟频率的2倍。     

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。     

10Bit 50Ms/s流水线结构模数转换器的仿真分析及设计

在详细分析了高速高精度模数转换技术原理的基础上，选择采用九级流水线结构实现具有10位分辨率、50Mhz采样频率的模数转换器电路。本文设计的九级流水线结构的模数转换器，采用全差分的开关电容电路实现。为了保证开关电容电路处理模拟信号的速度和精度，采用了差分跨导运算放大器，这个放大器采用共源共栅补偿和动态共模反馈，具有很好的增益和带宽。     

基于DSP的开关磁阻电机速度控制器的设计研究

把数字信号处理器DSP应用于开关磁阻电机调速系统SRD中,该系统利用DSP高速采样及高速运算的特点,用脉冲宽度调节PWM技术的控制方法实现了速度闭环控制.主要研究通过位置反馈实现闭环速度控制;采用TMS320LF2407芯片作为控制芯片,组成具有人机交互接口的硬件电路;采用模块化编程的方法编写了控制算法和接口电路的程序,从而实现了开关磁阻电机SRM的全数字化控制.     

一种具有噪声整形功能的2 bit/cycle SAR ADC的设计

基于180nm CMOS工艺,设计了一种2 bit/cycle结构的8 bit、100 MS/s逐次逼近模数转换器（SAR ADC）. 采用两个DAC电容阵列SIG_DAC、REF_DAC实现了2 bit/cycle量化,其中SIG_DAC采用上极板采样大大减少了电容数目,分裂电容式结构和优化的异步SAR逻辑提高了ADC的转换速度. 应用一种噪声整形技术,有效提高了过采样时ADC的信噪失真比（SNDR）. 在1.8 V电源电压和100 MS/s采样率条件下,未加入噪声整形时,仿真得到ADC的SNDR为46.22 dB,加入噪声整形后,过采样率为10时,仿真得到的SNDR为57.49 dB,提高了11.27 dB,ADC的有效位数提高了约1.88 bit,达到9.26 bit.      

全桥移相软开关IGBT弧焊逆变电源设计

针对普通的PWM控制的弧焊逆变器 ,在高频情况下会产生很大的开关损耗 ,影响电源的可靠性问题。提出了功率管利用谐振电感和谐振电容的谐振 ,在零电压下开通或关断。来减小开关损耗的方法。设计了采用IGBT作为开关元件的软开关弧焊电源 ,实现了移相控制的电压软开关桥式逆变电路和采用电流传感器的电流反馈系统及驱动电路。试验结果证实了该电路具有开关损耗低 ,可靠性高的优点。     

一种具有欠采样功能的采样保持电路

设计并实现了低功耗的欠采样保持(under-sampling and hold)电路,该电路可应用在模数转换器的前端.该电路选取全差分的电荷传递式开关电容结构,具有欠采样功能的高速自举开关及连续时间共模负反馈结构的两级运算放大器.该电路基于SMIC CMOS 0.18μm 1P6M工艺绘制,测试结果表明,在电源电压为3.3 V,采样频率fs为2 MHz,信号频率fa为2.01 MHz时,总功耗约为1 mW,等效信号频率fa'为10 kHz的信噪失真比RSND为47 dB.该电路可以广泛应用于频移键控调制系统中.     

应用于IMT-A和UWB系统的双频段开关电流源压控振荡器设计

采用TSMC 0.13μm CMOS工艺设计了一款宽带电感电容压控振荡器(LC-VCO).LC-VCO采用互补型负阻结构,输出信号对称性较好,可以获得更好的相位噪声性能.为达到宽的调谐范围,核心电路采用4 bit可重构的开关电容调谐阵列以降低调谐电路增益,并使用可变电容在每段开关电容子频带上实现调谐.此外,压控振荡器的设计采用了开关电流源、开关交叉耦合对和噪声滤波等技术,以优化电路的相位噪声、功耗、振荡幅度等性能.整个芯片(包括焊盘)面积为1.11 mm×0.98 mm.测试结果表明,在1.2 V电源电压下,UWB和IMT-A频段上压控振荡器所消耗的电流分别为3.0和5.6 mA,压控振荡器的调谐范围为3.86～5.28和3.14～3.88GHz.在振荡频率3.534和4.155 GHz上,1 MHz频偏处,压控振荡器的相位噪声分别为-122和-119 dBc/Hz.     

基于CMOS工艺流水线型模数转换器采样保持电路设计

采样保持电路作为流水线模数转换器中的重要单元一直是高速高分辨率模数转换器研究设计者十分关注的内容.文章介绍了基于CMOS 0.6μm工艺的流水线模数转换器前端采样保持电路以及运放电路的设计仿真.该电路采用电容下极板采样、折叠式共源共栅技术,有效地消除了开关管的电荷注入效应、时钟馈通效应引起的采样信号的误差,提高了采样电路的线性度,节省了芯片面积,降低了功耗.     

红外探测器的读出电路设计

为减少电路功耗和噪声,基于0.35μm n-well CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)工艺,设计了320×240焦平面探测阵列的读出电路。该电路给出了一种新型单级电容跨导放大器,采样保持电路为相关双采样电路。电容跨导放大器采用稳定的偏置电路。该电路每帧图像的输出时间为10 ms,输出图像为100帧/s。     

磁悬浮转子微陀螺电容结构设计

为了实现磁悬浮转子微陀螺的电容检测,使用数值积分方法计算了新型磁悬浮转子微陀螺的电容值与转子倾斜角度的关系。计算确定了电容极板尺寸,电容的连接采用了差动电容的连接方式。通过电容检测电路,检测到了小角度输入范围内的陀螺输出信号。检测结果表明:该电容结构对于静态角度输入具有较好的线性响应,该微陀螺原形的电容结构能够检测到的转子倾斜角度可达到0.1°,对应的电容变化约为1 000 aF,满足了微陀螺对电容检测的要求。     

宽调谐范围低相位噪声的小面积VCO设计与实现

为了解决压控振荡器的调谐范围、相位噪声、功耗和芯片面积等指标难以多重优化的问题,本文基于TSMC 40 nm CMOS工艺,通过设计改进型开关电容阵列、高Q值LC谐振电路和大滤波电容等结构,实现了一种宽调谐范围低相位噪声的小面积压控振荡器.采用NMOS型负阻结构,以适应于0.9 V的低电源电压电路.将改进型开关电容阵列...     

低抖动高线性压控振荡器设计与仿真分析

设计一种应用于锁相环(PLL)电路的压控振荡器(VCO).该电路采用浮空电容结构,相对传统接地电容结构,可提高电容充放电幅值,减小时钟抖动.快速电平检测电路,使电路在未采用反馈和补偿的前提下,减小环路延时,从而实现高线性.电路采用CSMC 0.6 μm CMOS标准工艺库实现.仿真结果表明:振荡频率为0.79,24,30 MHz时的相位噪声达到-128,-122,-120 dBc·Hz^-1@1 MHz.通过调节外接电阻电容,使得电路在3~6 V电源电压下,输出100.0~3.0×10⁷ MHz的矩形波,电路兼具低相位噪声和高线性特性.     

电容式位移传感器的信号处理电路设计

微电容式传感器技术作为微机电系统研究和制造领域一个重要的分支,近年来在微型化、多功能化、智能化得到迅猛发展。目前该领域的研究虽然有了较大发展,但距实际应用仍存在有待进一步研究和解决的问题。本文在对目前较为常用的几种测量电路结构进行分析的基础上,选取交流激励电容一电压转换电路作为微电容检测方式。通过仿真调试和实验,对交流激励电容测量电路的关键元件参数进行了优化。     

电容式涡街流量计二次仪表电路的设计

设计了电容式涡街流量计二次仪表的电路部分,其中包括前置放大电路、滤波电路、整形电路组成的信号调理电路,以MSP430F149单片机为核心的按键接口电路,LCD显示接口电路,以及该二次仪表供电电路的设计。实验证明,该电路能够精确实现对电容式涡街流量信号的控制、处理功能。     

10 GHz低相噪扩频时钟发生器的设计与实现

基于55nm CMOS工艺设计并制造了一款小数分频锁相环低相噪10GHz扩频时钟发生器(SSCG).该SSCG采用带有开关电容阵列的压控振荡器实现宽频和低增益,利用3阶MASHΔΣ调制技术对电路噪声整形降低带内噪声,使用三角波调制改变分频系数使扩频时钟达到5 000×10~(-6).测试结果表明:时钟发生器的中心工作频率为10GHz,扩频模式下峰值降落达到16.46dB;在1 MHz频偏处的相位噪声为-106.93dBc/Hz.芯片面积为0.7mm×0.7mm,采用1.2V的电源供电,核心电路功耗为17.4mW.