一种V波段高效率5W GaN功率放大器MMIC

基于0.13μm SiC基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,设计了一款V波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC采用三级放大拓扑结构以满足增益需求;使用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配,通过威尔金森功分器/合成器完成功率放大器的末端功率合成;通过对晶体管宽长比的设计与多胞晶体管的合成,实现了功率放大器的高功率稳定工作和高效率输出。经过测试,在59~61 GHz频率范围内,在占空比为20%、脉宽为100μs时,该功率放大器MMIC的饱和输出功率达到37 dBm以上,功率附加效率(PAE)大于21.1%,功率增益大于17 dB;连续波测试条件下输出功率大于36.8 dBm, PAE大于21%。该设计在输出功率和PAE上具有一定的优势。

非分段GaN HEMT EF2类功率放大器理论研究

目前,增强型氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)的仿真模型存在仿真时间长、复杂度高且收敛性不好等问题。为了解决GaN HEMT器件在电力电子电路中仿真收敛性和准确性差的问题,提出一种非分段的GaN HEMT SPICE模型。使用非分段连续方程对GaN HEMT器件的静态和动态特性进行建模;再对GaN HEMT的输出特性进行仿真,并与Si MOSFET的仿真结果进行对比。仿真结果表明,所提模型的收敛性较好,收敛速度快,有较高的准确性。另外,将此模型应用于EF2类功率放大器中,研究该模型对传输效率的影响。仿真结果进一步表明:该模型具有良好的收敛性;且当开关频率为10~20 MHz,输入功率为75 W时,输出功率可达73 W,传输效率为95%,这也证明了GaN HEMT器件可以提高EF2类功率放大器的传输效率。

V波段3W GaN功率放大器MMIC

以50μm厚的SiC为衬底,基于T型栅GaN HEMT工艺技术,设计并制作了一款V波段GaN功率放大器单片微波集成电路(MMIC)。该功率放大器MMIC电路采用三级放大拓扑结构进行设计;采用高低阻抗微带传输线进行阻抗匹配和片上功率合成;采用介质电容和薄膜电阻进行偏置网络设计,实现稳定工作和低损耗输出。经测试,在55~65 GHz频带内,漏极工作电压+20 V、栅极工作电压-2.3 V的偏置条件下,在占空比20%、脉宽100μs脉冲状态时,该功率放大器MMIC的饱和输出功率达到3 W以上,功率附加效率达到22%;连续波状态时,其饱和输出功率达到2.5 W以上,60 GHz时最高功率达到3 W。

用于微电容检测的C/V电路设计与研究

结合电荷放大原理,通过设计高性能的运算放大器,较好地完成了杂散电容的屏蔽,实现了高可靠性的微电容检测。采用CSMC0.5μmCMOS工艺,用Cadence Spectre对其进行仿真验证,能精确检测出aF量级的微电容。结合考虑不可避免的工艺误差,对差分标称电容的失配进行分析与校准。结果表明:失配仅带来固定的失调,不会对C/V电路的灵敏度造成显著的影响。

通风机风量测试系统设计及试验验证

为进一步提升煤矿通风机的风量测试精度,以某煤矿圆形风硐的风量测试需求为抓手,对风速法测定风量的原理及存在的问题进行分析;通过大量试验得出有支架和无支架时对应的风速测量误差为4.4%,采用最小二乘法得出风速误差补偿公式;以KV621-02风速传感器和PCI-6225数据采集卡为核心设计风量测试系统,经试验该测试系统可将风速的测量误差降低0.17 m/s,最终风量测试最小相对误差仅为0.12%。

V/F变换器作低成本A/D转换的方法与途径

提出了V F变换器通过与AT89C5 2单片机的接口来实现低成本A D转换的方法。由于利用了单片机的资源 ,故使得实现电路比较简单 ,可靠性好 ,且提高了转换精度。

基于LabVIEW的相对介电常数测量系统

为实现对绝缘材料相对介电常数的大范围、精确测量,设计了一套基于LabVIEW的相对介电常数闭环测量系统。该系统以电容传感器为基础,以C-V转换电路为核心,以LabVIEW程序和数据采集卡为控制模块,通过对测量电路输出信号的分析调整激励信号,激励信号调整到最佳状态后,通过采集的输出信号计算得到材料的相对介电常数。通过对部分绝缘材料介电常数的反复测量,进一步验证了此系统在材料相对介电常数测量上的稳定性和高精度。

一种抑制低频噪声的微机械陀螺C/V转换电路

目前一般均采用电荷放大器作为微机械陀螺前置接口电路,实现电容变化信号C/V转换提取。文章设计了一种能够抑制低频噪声的微机械陀螺前置C/V转换电路,分析了低噪声前置C/V转换电路的工作原理,用Saber软件对传统电荷放大器和低噪声前置C/V转换电路从时域及频域方面进行了仿真对比,最后通过实验验证仿真结果的可靠性。仿真及实验结果表明,设计的前置C/V转换电路能更好地抑制低频噪声。

V/I电路在航空发动机电子控制器上的应用

在航空发动机控制系统中,存在着大量直流驱动负载,如力矩马达、电液伺服阀等。高精度,高稳定性的直流驱动电路对发动机控制系统的性能有着至关重要的影响。针对以往采用分立元器件设计的电路,精度较低,电路设计复杂,采用集成元器件设计直流驱动电路,提高了系统精度,简化了电路设计,同时降低了设备的重量和体积。

高精度CMOS运算放大器及其在PWM/V电路中的应用

应用高精度、高输入阻抗的 CMOS型运算放大器设计实用的 PWM/V电路 ,并对其进行试验 。

低温漂高精度柔性电容传感器阵列检测电路

为了抑制温度和屏蔽电缆的寄生电容对柔性电容传感器检测精度的影响,设计了一种低温漂高精度柔性电容传感器检测电路.基于电容对交流信号的容抗与容值的关系,采用运算放大式的C/V转换电路将待测电容传感单元的容值转换为交流信号的幅值,再通过精密整流电路将其转换为直流电压输出;针对传感器应用环境温度变化较大的情况,采用具有自动增益控制的文氏电桥振荡电路产生正弦交流信号,选用具有零温度系数点的结型场效应管作为可变电阻,极大地减小温度变化对输出幅值的影响;采用双层屏蔽的方式与C/V转换电路搭配,极大地抑制屏蔽电缆引入的寄生电容以及电容传感阵列中其他传感单元对待测传感单元的影响.实验表明,测量5~50 pF电容时,测量值与采用LCR测试仪测得的准确值的最大相对误差为1.70%;温度从-40℃变化到100℃,输出正弦信号的幅值只变化了0.88%;1 m长的RG316同轴屏蔽电缆的寄生电容(93 pF)只使检测结果漂移了0.16 pF.

基于紧耦合电感臂电桥的弱信号电容传感器检测电路设计

电容传感器作为信号检测系统的感知部件,在进行信号测量时,由于信号的微弱和寄生电容的干扰,将难以实现信号的精准测量.为解决这一问题,针对当前最新的测试系统提出了改进方案:在C-V(电容-电压)转换电路中,用相互耦合的电感替换交流电桥的两个固定电阻臂,再用差动式接入的电容传感器替换另外两个电阻臂,如此便构成了改进后的紧耦合电感臂电桥.通过改变紧耦合电感臂电桥中两个电容传感器的微小变化量,对所提的CV转换电路在Multisim仿真软件中进行仿真实验,实验结果表明:检测电容的分辨率可以实现至飞法级别,检测灵敏度可以实现至49 mv/fF.相比改进前的方案优势具有较大的提高,与理论分析一致.这样,使用所提的弱信号检测方法在灵敏度、分辨率方面均高于改进前的检测方法,达到对较弱信号的检测.同时,一些降噪措施被提出用来抑制寄生电容的影响,进一步提高了所提电容传感器检测电路的性能.

通风机风量测试系统设计及试验验证

为进一步提升煤矿通风机的风量测试精度,掌握现场的气流情况,针对忻州窑煤矿圆形风硐的风量测试问题及需求,设计了通风机风量测试系统。首先运用风速法原理进行大量试验,并得出有支架和无支架时对应的风速测量误差为4.4%;然后采用最小二乘法得出风速误差补偿公式;最后以KV621-02风速传感器和PCI-6225数据采集卡为核心设计风量测试系统并验证。经试验该测试系统可将风速的测量误差降低0.17 m/s,最终风量测试最小相对误差仅为0.12%。因此,所设计的风量测试系统可在实践中推广应用。

一种PM2.5检测传感器设计

为了减小和防治灰霾天气对人们生活和健康的不利影响,对灰霾检测设备进行了研究,提出了一种PM 2.5检测传感器设计。根据光电传感器原理,采用对射型检测方式,将波长为650nm、功率为10mW的半导体激光器作为光源,使用具有内增益、灵敏度好的雪崩光电二极管作为接收器,经过由I/V转换、电压放大和具有低偏压差、低温度漂移、高性能电压跟随器构成的调理电路处理后,完成对颗粒物检测传感器设计。实验结果表明:该传感器测量准确、响应快、误差小,为准确测量颗粒物的浓度提供了硬件基础。

脉冲激光引信光电转换系统的设计

为了应对脉冲激光引信回波信号弱、脉宽窄的特性,获得目标尽量多的不失真信息,对光电探测器的特性和放大电路的带宽进行了分析,设计了一套实用的光电转换系统,包括PIN探测电路、前置放大电路和主放大电路。经过TINA和MULTISIM软件模拟仿真和实验验证,设计的光电转换系统的带宽为61.089MHz,增益为72.14dB。结果表明,该系统对于脉宽为十几纳秒的回波脉冲信号进行了很好的低噪声、不失真放大,满足了设计要求,回波信号经光电转换系统后输出的信号与应用需要相匹配,为激光引信的后续信号处理提供了稳定可靠的信号。

基于STM32的高精度0～24mA恒流源的设计

为了满足测量领域对高质量恒流源的迫切需求,提出了一种基于STM32的便携式高精度0～24 m A恒流源的设计方案。由STM32微处理器控制高精度AD5062,实现V-I转换电路输入电压的精确调节,进而得到0～24 m A的输出电流。V-I转换电路由高性能的运算放大器、精密的金属电阻等构成,其线性反馈调节电路使得输出电流更加稳定。实验结果表明,设计的恒流源最大标准差低于0.5μA,具有较高的精度。

可编程微电流放大电路的设计

介绍了一种动态变化范围较大的可编程微电流放大电路,通过AT89C5 1单片机控制可编程放大器,输出符合A/ D转换器输入范围的电压,同时介绍了微电流放大电路的设计要点和可编程增益放大器L H0 0

高精度手部压力分布检测系统的设计及研究

针对传统的电阻分压法获取阻值范围小、精度低等问题,文章提出了一种基于电流转换获取阻值的高精度检测法。首先,通过采用ARM处理器同时控制扫描电压动态变化和调整Ⅰ/Ⅴ转换电路中的反馈电阻阻值,借助2个方面的配合实现检测量程依据施加压力的大小进行自适应最优选择;在此基础上,通过控制多路复用模拟开关进行多通道信号采集;最终设计了一种用于手掌压力分布的实时检测系统。实验结果表明,采用该设计方案取得了较精确的测量效果,有效克服了传统方法的缺点。

基于FPGA的双光幕测速系统设计与实现

为了实现高精度炮弹速度测量,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的双光幕测速系统设计方案。采用EZ-ARRAY系列的测量光幕传感器产生精确同步光束的传感器阵列,用来代替多组传感器对,解决了光幕发射器与接收器一一对准困难的问题。同时利用FPGA实现A/D转换控制、数据存储和USB通信等功能。针对传感器输出的标称值与实际值有出入,设计了零点可调的高精度I/V转换电路。实验结果表明:系统性能稳定可靠、测试结果准确,并验证了弹底触发方式比弹尖触发方式精确度更高。

低电压电泳芯片非接触电导检测电路设计(英文)

根据低电压集成电泳芯片柱端非接触高频电导器的结构和非接触高频电导检测的基本原理,设计了非接触电导检测电路。该电路包括AC激励信号发生器、I-V转换器、乘法运算器、低通滤波器和差分放大器。运用较少的元器件和较简单的电路形式实现了检测功能,解决了低电压电泳芯片微弱的非接触电导信号检测困难的问题。通过调节电路参数分别得到了频率为450kHz和1MHz,幅值为10V的正弦信号。在此激励信号下,在集成低电压电泳芯片上对一系列不同浓度的K+溶液进行了非接触电导响应信号的测试。实验结果表明,电路能分辨的离子浓度的下限为10-9;离子浓度为10-9～10-5时,电路响应具有很高的线性度和分辨率。该电路亦可用于其它微弱电导信号检测领域。