MEMS铁磁磁场传感器的研究

提出了一种新型的基于Si压阻效应的铁磁体MEMS磁场传感器结构,其结构由制作在硅桥敏感膜表面的惠斯通电桥和在膜中间旋涂环氧胶沾上铁磁体制成。铁磁体在外磁场中磁化产生磁力,磁力耦合到硅桥敏感膜上会产生应力使膜上的惠斯通电桥产生电压输出以达到测量磁场的目的。文章先通过有限元软件对铁磁体在磁场中的受力大小和磁场传感器在磁力下的输出进行了仿真,然后对该结构进行了测试,仿真结果和实验结果较接近。实验测得该传感器最大灵敏度为70 mV/T,分辨率为330μT。该磁场传感器结构简单、工艺成熟、成本低,易于大批量生产。

低压低功耗CMOS电流运算放大器的设计

设计了一种新型CMOS电流反馈运算放大器结构,通过在输出端采用电阻反馈,增强负载能力,利用MOS管实现串联电阻以消除补偿电容带来的低频零点。使用0.5μm CMOS工艺参数,PSPICE模拟结果获得了与增益关系不大的带宽。电路参数为:80.7 dB的开环增益,266 MHz的单位增益带宽,62°的相位裕度,149 dB共模抑制比以及在1.2 V电源电压仅产生0.82 mW的功耗。

一种新型CMOS电流反馈运算放大器的分析与设计

通过加入对电源电压不灵敏的基准源产生偏置电流,采用MOS管产生的电阻和MOS管电容串联的补偿结构,消除补偿电容带来的零点;并在输出端采用电阻反馈,降低了输出电阻,增强了带负载能力。在1.5 V电压下,偏置约为1μA。基于BSM3 0.5μm CMOS工艺,对电路进行了PSPICE仿真。负载为20 pF时,该电路获得了87 dB的开环增益,353 MHz的单位增益带宽,61°的相位裕度和132 dB的共模抑制比,功耗为1.24 mW。

复杂电极结构的单片式电容传感器研究

提出了两种新型单片电容传感器结构,用ANSYS软件对不同参数的传感器进行了仿真,分析了被测物距离、电极间隙和电极厚度对传感器初始电容和灵敏度的影响,并通过实验对仿真结果进行了验证。结果表明,测量系统的灵敏度与电极间隙和被测物距离近似成反比,传感器初始电容值随电极结构复杂度提高而增大;电极厚度对电容值的影响非单调,存在最优值。

基于硅桥的新型甲醛气体传感器的研究

提出了一种基于高分子薄膜溶胀效应的新型MEMS压阻式甲醛气体传感器,其结构由嵌入惠斯通电桥的硅桥和一层改性丙烯酸酯气敏薄膜构成,敏感薄膜因吸收甲醛气体发生溶胀使硅桥上的惠斯通电桥产生输出电压,从而实现对甲醛气体的检测。基于弹性力学薄板原理构建了该气体传感器中硅桥与改性丙烯酸酯薄膜相互作用的模型,并推导出传感器的输出公式。实验结果验证了理论分析模型,实验结果表明该传感器有很好的线性,选择性。实验测得该传感器灵敏度为0.975×106ecr,分辨率为10×10-6,响应时间和恢复时间分别为50 s和65 s。该传感器结构简单、无须加热,工艺成熟、成本低,应用MEMS工艺技术可实现与信号处理电路的集成。

低压低功耗CMOS电流反馈运算放大器的设计

通过在输出级采用电阻反馈,以增强负载驱动能力,采用隔离补偿电容,以消除低频零点等方式,设计了一种性能较高的CMOS电流反馈运算放大器。在1.5 V电源电压下,当偏置电流为1μA,负载电容为80 pF时,采用BSM3 0.5μm CMOS工艺进行HSPICE仿真。结果表明,该电路结构达到了76 dB的开环增益、312 MHz单位增益带宽、62°相位裕度,139 dB共模抑制比,功耗仅为0.73 mW。

一种轨对轨输入的低压低功耗CMOS电流传输器

基于CSMC 0.5μm工艺,在1.5 V供电电压下,设计了一种功耗低、电压跟随能力强和电流传输精度高的第二代正向电流传输器(CCII+).设计中,通过采用轨对轨的输入结构,有效地提高了信号摆幅;采用AB类推挽输出方式,达到了降低静态功耗和提高电流驱动能力的目的;应用密勒电容与调零电阻串联的补偿方式,有效地改善了CCII+的频率响应特性,并分析了AB输出级晶体管对静态电流的影响作用.HSPICE仿真结果表明,该CCII+的电压跟随误差仅0.0002 dB,-3 dB带宽达到11.7 MHz;电流传输误差为0.0007 dB,-3 dB带宽达到20 MHz,X端输入电阻低于28Ω,电流驱动能力为-0.62 mA^1.07 mA,电路功耗仅为105.68μW.

恒定跨导Rail-to-Rail CMOS运放设计

设计了一种新型的低电压低功耗且跨导恒定的Rail-to-Rail CMOS运算放大器,输入级采用改进的最大电流选择电路结构,输出级采用推挽输出结构,其输入输出摆幅均为Rail-to-Rail,工作电压为±1.5V.整个电路采用BSM30.5μm CMOS工艺模型参数进行了HSPICE仿真,静态功耗仅为0.5mW,当电路驱动20pF的电容负载时,电路的直流增益达到78dB,单位增益带宽达到470MHz,相位裕度为59°.

基于有限元方法研究预应力条件下石英晶体的高频振动特性

利用有限元方法,计算AT切石英晶体受到沿不同方位角度施加的对径力后石英晶片的振动位移分布情况。该有限元分析结果能够直观的获取石英晶体厚度方向的剪切振动和弯曲振动的图形。通过对预应力模态计算结果分析表明石英晶体振动方向随着施加不同方向的方位角的改变而发生改变。该结果有助于更好研究石英晶体受力后的振动模态。

一种AB类输出的高精度CMOS正向电流传输器

基于CSMC0．5μm工艺，在两级CMOS运放的基础上，设计了一种结构简单、电压跟随能力强和电流传输精度高的第二代正向电流传输器（CCII＋）。设计中，通过采用AB类推挽输出方式，达到了降低静态功耗和提高电流驱动能力的目的；应用密勒电容与调零电阻串联的补偿方式，有效地改善了CCII＋的频率响应特性；分析了AB输出级晶体管对静态电流的影响。HSPICE仿真结果表明，在1．5V供电电压下，该CCII＋的电压跟随误差仅为0．0534dB，-3dB带宽达到201MHz；电流传输误差为0dB，-3dB带宽达到54．4MHz，X端输入电阻低于0．57Q，电流驱动能力为-0．2～1．2mA，电路功耗为2．54mW。

某型地面雷达可靠性设计方法研究

雷达的可靠性水平直接影响着产品的质量.针对某远程相控阵地面雷达的特殊应用条件,基于地面雷达常规可靠性设计方法,结合理论分析,采用了电磁兼容设计、热设计、"三防"设计等特殊的可靠性设计方法,有效地提高了该雷达的可靠性水平,对其他型号地面雷达的可靠性设计具有一定的指导作用和参考价值.

基于0.5μm CMOS工艺的低压低功耗电流放大器

采用BSM30.5μm CMOS工艺,通过引入电流模式的缓冲级输入输出结构而设计了一种性能较高的CMOS电流反馈运算放大器.在1.5V的电源电压下,当偏置电流为1μA,负载电容为20pF时,对整个电路进行HSPICE仿真.结果表明,该电路结构达到了87dB的开环增益,23.8MHz的单位增益带宽,48°的相位裕度,139dB的共模抑制比,功耗仅为2.09mW.

石英谐振器在强磁场中的磁-敏特性

研究了石英晶体谐振器在强磁场影响下频率变化的原因。结果表明石英晶体谐振器的磁性支架在受到磁场的影响下产生相应的应力,该应力沿石英晶片的边缘作用于石英晶体引起谐振器频率的变化。该实验结果对如何减小磁场对石英晶体谐振器的影响有一定的参考价值。

联机检修结构可靠性模型在雷达设计中的应用

联机检修可靠性模型能够充分地发挥冗余结构的潜力,大幅度地提高冗余结构的任务可靠性。为了验证联机检修模型在工程中的应用,结合某军航雷达的设计,对该模型进行了详细的论证;通过在该军航雷达中采用联机检修模型而大大提高了整机的任务可靠性,实现了总体单位的研制任务书要求,对其他型号地面雷达的可靠性设计起到一定的指导作用。

应用于L波段风廓线雷达的2kW限幅器设计

边界层风廓线雷达为气象预报服务提供垂直性、连续性、高时空分辨率的探测数据。针对在全国各雷达站集中式雷达运行过程中限幅器频繁烧毁导致雷达停止工作的问题,设计了一种L波段2kW高功率无源限幅器。此款限幅器在电路前端引入双耦合电缆和功率电阻,增加了散热能力,一分为二限幅,使通过PIN二极管的功率降低一倍,电路后端多级二极管并联,逐级平缓限幅;具有承受功率高,限幅电平低,插入损耗小的特点。利用ADS软件进行仿真,并对限幅器进行了测试,结果表明各项指标满足设计要求。此款限幅器在边界层风廓线雷达上的应用,极大地提高了雷达稳定性。

边界层风廓线雷达发射机放大链路设计与实现

依据中国气象局《风廓线仪功能规格需求书》要求,参考国内外固态发射机先进技术,研制了一台工作在L波段的边界层风廓线雷达发射机。本发射机具有不间断连续运行、即插即用性和高可靠性,波形和带通响应优化以占用频谱宽度小的特点。基于发射机的模块化架构、主要技术指标和功能,重点介绍发射链路的设计思想和原理、各级功率放大器的指标分配、芯片选型、功放电路设计、ADS仿真与稳定性优化。经过近3年在不同雷达站点的不间断运行,发射链路性能较稳定,符合设计要求。为今后其他型号雷达固态发射机的自研设计提供了技术参考。

锚杆锚索联合支护技术在薄煤层复合顶板回采巷道的应用

本文分析薄煤层工作面回采巷道围岩赋存特点总结变形破坏规律,浅析薄煤层复合顶板回采巷道的支护机理,由巷道支护参数的确定锚杆、锚索联合支护的技术方案,通过理论与实践研究,锚杆锚索联合支护技术支护效果良好,最大限度地保持了巷道围岩的完整性。

加强煤矿防治水工作的对策探讨

矿井水灾与瓦斯突出与爆炸、煤尘突出怀爆炸、矿井火灾和顶板事故并称为矿井五大自然灾害,在煤矿的生产过程中,矿井水灾是仅次于瓦斯突出与爆炸的重要事故,据不完全统计,我国的煤矿生产过程中,核定受到水灾危害的成产能力占煤矿成产能力的1/3,生产矿井中现有储量约1/3,由于受到水灾的威胁,不能或者不敢直接开采,影响了许多煤矿企业的生产连续性和服务的年限。所以做好煤矿防治水工作是我国现阶段保证矿井安全生产的重要工作之一,本文则主要对煤矿水灾事故的引发原因、水灾事故对煤矿生产的影响及其防治措施等进行合理的分析探讨。

MEMS magnetic field sensor based on silicon bridge structure

A MEMS piezoresistive magnetic field sensor based on a silicon bridge structure has been simulated and tested. The sensor consists of a silicon sensitivity diaphragm embedded with a piezoresistive Wheatstone bridge, and a ferromagnetic magnet adhered to the sensitivity diaphragm. When the sensor is subjected to an external magnetic field, the magnetic force bends the silicon sensitivity diaphragm, producing stress and resistors change of the Wheatstone bridge and the output voltage of the sensor. Good agreement is observed between the theory and measurement behavior of the magnetic field sensor. Experimental results demonstrate that the maximum sensitivity and minimum resolution are 48 mV/T and 160 μT, respectively, making this device suitable for strong magnetic field measurement. Research results indicate that the sensor repeatability and dynamic response time are about 0.66% and 150 ms, respectively.