一种基于自适应时钟和波纹减少环路的高精度电流反馈仪表放大器

电流反馈仪表放大器芯片因其高精度、高共模抑制比等优势,广泛应用于微弱信号检测。传统CFIA利用斩波技术降低1/f噪声和失调电压以提升放大器精度,但额外引入斩波波纹会显著限制其精度提升。为此,本文提出一种基于自适应时钟和波纹减小环路的新型电流反馈仪表放大器ARCFIA,该放大器针对传统斩波放大器波纹,采用波纹减少环路RRL对其抑制,并借助自适应时钟ACLK,将斩波开关的输入参考噪声谱密度降低。实验结果表明,ARCFIA实现了低于1.4μV的低失调电压和17.2 nV/√Hz的输入参考噪声,同时波纹被减少到ARCFIA噪声基底以下,通过减小失调、噪声和波纹,实现了精度的进一步提升。此外,ARCFIA还具有一定潜力应用于复杂环境下的高精度测量系统。

一种具有纹波消除技术的10 bit SAR ADC

逐次逼近寄存器模数转换器(SAR ADC)在逐次逼近的过程中,电容的切换会使参考电压上出现参考纹波噪声,该噪声会影响比较器的判定,进而输出错误的比较结果。针对该问题,基于CMOS 0.5μm工艺,设计了一种具有纹波消除技术的10 bit SAR ADC。通过增加纹波至比较器输入端的额外路径,将参考纹波满摆幅输入至比较器中;同时设计了消除数模转换器(DAC)模块,对参考纹波进行采样和输入,通过反转纹波噪声的极性,消除参考纹波对ADC输出的影响。该设计将信噪比(SNR)提高到56.75 dB,将有效位数(ENOB)提升到9.14 bit,将积分非线性(INL)从-1~5 LSB降低到-0.2~0.3 LSB,将微分非线性(DNL)从-3~4 LSB降低到-0.5~0.5 LSB。

阻尼材料对爪极式汽车交流发电机散热及电磁噪声影响的试验研究

汽车智能化的普及,使车载电器的数量和功耗大幅增加,这对汽车供电设备提出了更高的要求。汽车交流发电机作为汽车的供电核心装置,在应用新材料和新工艺使发电机的单位质量输出功率不断提升的同时,对发电机的温升和噪声的控制也有了更高的要求。文章运用阻尼导热材料,配合新的装配工艺,使发电机的温升和电磁噪声都有所下降,同时对输出电流的纹波峰峰值也有一定优化。

基于导管泵电机振动噪声的优化设计

经皮导管泵是一种新型急性左心室辅助装置,具有体积小、植入方便和耐热性高等优点。针对其特殊的工作环境,提出了一台外径6 mm的柔性印刷电路板(FPCB)绕组经皮导管泵直流电机的设计方案,推导受绕组参数影响的径向电磁力解析表达式,分析影响电机振动的主要时空阶次并进行电机振动噪声的优化设计。研究绕组结构对导管泵电机电磁噪声的影响机制,分析绕组层数和匝数与削弱电机振动噪声之间的关系。提出平稳转矩参数k,分析不同气隙长度对转矩脉动和平均转矩的影响,结合有限元分析对比优化前后电机的径向电磁力和电磁振动噪声大小。结果表明,在保证电机驱动性能的前提下,采用改变绕组结构与气隙长度的方法,可有效削弱电机振动噪声。

直流电源周期和随机偏差测量比对实验

周期和随机偏差是衡量直流稳定电源性能的重要参数,如其输出信号中含有过大的周期和随机偏差,则会产生不必要的谐波和浪涌信号,对用电电路和用电设备造成损坏。周期和随机偏差是直流稳定电源的校准项目之一,该参量的校准对于测量设备的带宽有一定要求。对比了具有真有效值电压功能的数字多用表和数字示波器测量直流稳压电源稳压输出周期和随机偏差的结果,通过对测量数据的分析,论证了测量直流稳压电源稳压输出周期和随机偏差时较为合适的标准器具。

光电探测系统噪声特性研究与降噪设计

本文介绍了一种基于光电倍增管的锁相放大光电探测系统,并定量地对系统中光电倍增管、放大电路、高压电源的噪声特性进行研究,发现高压电源的纹波对系统噪声的影响很大。实验利用三台不同纹波的高压电源测试系统噪声,发现在无光条件下,系统噪声以光电倍增管暗噪声为主,高压纹波噪声近似线性地耦合进系统噪声中;在有光条件下,系统噪声以阳极电流散粒噪声为主,高压纹波贡献的噪声既随光电流增大而增大也与高压纹波正相关。基于以上研究,分析了高压电源的传递函数并优化反馈系数,设计了高稳定低纹波高压电源,高压纹波小于5 mV。系统整机信噪比测试表明,使用自研高压可显著提升系统信噪比,相比较于其他高压电源(纹波15 mV,50 mV),最大信号下分别提升了38%和125%。

轴向柱塞泵流体噪声的研究现状

压力冲击和流量脉动是柱塞泵流体噪声研究的两个关键内容,通过对国内外学者在该领域的研究情况进行总结归纳,发现该领域的研究主要围绕着实现对柱塞腔压力特性的数学建模和优化以及柱塞腔压力冲击和泵出口流量脉动的试验测试方法展开,分析他们各自的研究方法以及研究中存在的优势和不足。对柱塞腔压力特性进行数学建模分析,对几条主要影响因素包括:油液可压缩性、节流效应、柱塞的运动特性、间隙泄漏、油液惯性以及含气量对弹性模量影响等进行理论分析,并提出动态模型的建模思路。此外,对流量脉动的测试原理进行数学分析;对现有的七种典型的流量脉动测试方法进行归纳整理,对相应的试验台结构特点如管道、传感器安装位置、传感器性能要求、加载装置、信号采集和分析系统等特点进行说明;对今后流体噪声的研究方向和发展趋势做出预测。

轴向柱塞泵孔槽结合配流方式多目标驱动正向设计

基于配流盘过渡区优化的传统轴向柱塞泵降噪方法是在过渡区配流结构已知的前提下进行反向参数优化,缺少普遍性的指导意义。首先对轴向柱塞泵流体噪声和结构噪声激振源形成机理进行分析;在此基础上以消除柱塞腔压力冲击和控制柱塞腔流量倒灌峰值及分布位置为设计目标,提出开式轴向柱塞泵孔槽结合配流方式正向设计理论;采用轴向柱塞泵流动特性仿真模型,对此设计理论设计的配流盘的降噪效果进行分析,仿真结果表明可以显著降低轴向柱塞泵出口流量脉动幅值,基本消除柱塞腔压力冲击。由于此设计方法是基于目标驱动的,可以指导不同型号国产轴向柱塞泵配流盘的设计。

开关电源纹波和噪声的抑制

分析了开关电源纹波和噪声的组成成分及哪些成分需要抑制。通过铁氧体磁珠抑制基频纹波和高频噪声的等效电路,得出结论为当降压型变换器与其他电路拥有共同的输入电压时,降压型变换器的输入噪声完全可以干扰其他装置;简单滤波方式可以用来降低输入噪声,改善电路的特性。最后给出了计算公式及结果。

无刷直流电动机噪声分析及其抑制

分析了无刷直流电动机的定位力矩和电磁波动转矩引起振动与噪声的机理。通过噪声及其频率的测试,研究了转矩脉动各分量对电机振动与噪声的影响。采用定子齿冠开槽减小定位力矩、正弦波驱动减小电磁转矩波动的措施,有效地抑制电机的振动和噪声。

永磁同步电机转子磁极优化技术综述

永磁同步电机的电磁转矩、转矩波动、电磁振动与噪声等电机性能与气隙磁密波形密切相关。减小气隙磁密中的谐波含量能够有效地削弱齿槽转矩、抑制转矩脉动,减小电机振动,提升电机的整体性能。对表贴式和内置式永磁同步电机来说,可以分别通过优化永磁体形状和转子表面铁心形状(统称为转子磁极优化技术)来减小气隙磁密中的谐波含量。该文回顾并总结了近年来国内外学者在永磁同步电机转子磁极优化技术方面所进行的研究工作,将不同的转子磁极优化技术进行归类,比较其优缺点。最后探讨了转子磁极优化技术尚存在的一些问题和未来发展的主要方向。

减小开关磁阻电机转矩脉动、噪声和振动方法研究综述

开关磁阻电机的主要缺点是运行时有转矩脉动,噪声和振动比较大;性能改善一般从电机本体结构优化和控制优化两个方面进行。主要从电机结构尺寸和参数优化设计方面,阐述近年各种减小开关磁阻电机转矩脉动和噪声及降低振动的方法。

一种软件演化活动波及效应混合分析方法

确定演化活动潜在影响的过程称之为波及效应分析.波及效应分析已经被公认为影响软件演化项目成败的一个关键因素.针对当前波及效应分析准确率不高、各方法存在固有缺陷的问题,提出了一种混合波及效应分析方法,该方法将动态分析方法与文本分析方法相结合,在保持高召回率的基础上,基于演化软件领域知识降低了噪声对分析结果的不利影响,约简了分析范围,提高了查准率.为验证方法的有效性,对开源软件jEdit分别使用动态、静态、基于文本、基于历史演化知识和混合分析方法进行波及效应分析.通过比对实验结果,表明混合波及效应分析方法具有较好的综合性能.

双泵源电液舵机线谱噪声控制

采取变频调速控制策略的电液舵机可大幅降低操舵噪声,但系统线谱噪声明显且随工况变化而迁移,衰减难度大。基于此,结合泵源双冗余的电液舵机原理,仅改变原系统控制策略,提出基于辅助泵源合流的压力脉动控制措施。理论分析指出,两泵源转速一致,初始相位角为半个周期可衰减奇数次谐波。设计了主从同步控制策略,配置相应硬件,并应用于实际系统,实测相同操舵工况下可降低基脚结构振动总级3～5 d B,一阶线谱最大可衰减23 d B。

同步Buck型开关电源纹波电压抑制方法

通过建立和分析同步降压型(Buck)开关电源小信号平均模型,阐述了连续电流模式下同步降压开关电源纹波电压的产生原因,并给出其抑制方法。仿真分析及实际应用证明,该法能有效减小纹波电压,适合于工程应用。

AD698在DGC-6PG/A差动电感式位移传感器中的应用

主要研究AD698在差动电感式位移传感器中的应用。对差动电感式位移传感器的原理做了简要分析,给出AD698在DGC-6PG/A中应用的电路原理图,并对实际电路中出现的纹波噪声进行详细的分析,提出减小纹波噪声的有效措施,最终达到理想的效果。并给出实验结果,在与微位移相关的机械量的测量以及纹波噪声的处理方面具有借鉴意义。

永磁同步电机低转矩脉动的稳健设计

在电机生产加工过程中引起的尺寸和形位公差、安装误差、材料属性偏差等噪声因子,造成了批量生产的电机间的转矩脉动特性分散,进而影响高精度永磁同步电机系统控制性能的一致性。为保证高精度场合用永磁同步电机的转矩脉动特性具有良好的稳健性,采用田口稳健设计方法,选取的噪声因子包括磁钢的周向安装位置、充磁角度、剩磁大小的误差、气隙加工误差、转子静态和动态偏心以及传感器安装误差等,通过优化磁钢、齿槽、气隙等电磁设计参数的名义尺寸,达到降低转矩脉动系数的均值和分散区间的目的。对比分析了稳健设计、正弦反电势设计和均匀气隙设计3种方案,结果表明,在相同噪声因子的影响下,与另两种设计方案相比,采用稳健设计方案,转矩脉动系数的均值和均方差显著降低。以转矩脉动系数作为优化目标,有效地满足了转矩脉动和平均转矩的多目标优化要求。

高精度微弱脑电检测数模混合控制芯片系统

针对脑电检测的研究需要,研发了微弱EEG脑电信号采集专用芯片系统。该芯片使用斩波稳定去噪声技术,首先利用2 k Hz的斩波频率对100 Hz以下的EEG信号进行频域隔离,然后利用RRL纹波抑制环路反馈进行调制后位于chopper频率处的主要由失调与低频1/f闪烁噪声引起的纹波电压的抑制;单级斩波放大使用电流复用、亚阈值跨导增强技术对来自EEG传感器的低频（〈100 Hz）小信号（5~100μV）进行40 d B增益的稳定中频放大;级联S/H电路进行去累积毛刺滤波,配合前面斩波技术,达到整体低噪声性能;VGA/LPF通过改变输入、反馈/负载电容,分别进行增益/带宽的数字调整。EEG-DSP加速芯片实现对多通道采集的控制以及信号处理编码。设计使用SMICRF 180 nm混合工艺,使用Cadence的Spectre软件进行功能前/后仿真,使用Caliber工具进行DRC/LVS的版图验收。最后,对设计芯片进行实际测试,结果表明放大芯片关键性能为：8.1μW/通道、面积6.3 mm2/8通道、0.8μVrms（BW=100 Hz）等效输入噪声;该款自主研发的脑电斩波放大芯片性能达到国内外前列的水平,可进行正确的脑电EEG采集,可应用于可穿戴领域、对后续脑电数据分析具有重要的使用价值。

光学微腔相位调制解调系统中的纹波噪声

针对光学微腔调制解调系统中存在的纹波噪声进行了理论分析,得出了纹波噪声来源于分立光学器件接头之间形成的F-P谐振腔结构。对光纤F-P腔的特性进行了分析得到了F-P腔透射光传递函数;对F-P腔的谐振特性进行了仿真得到了不同端面反射率下的谐振特性曲线,并分析了反射率与精细度的关系以及反射率对谐振特性的影响。提出了两种抑制纹波噪声的方法,即端面反射抑制方法和相位调制抑制方法,实验结果表明,两者有效地抑制了系统中的纹波噪声,提高了谐振信号的信噪比,为解调信号的获得和光学微腔的谐振点跟踪锁定奠定了基础。

利用谐波注入法改善永磁同步电机的运动特性

为了提高永磁同步电机的稳定性,减小转矩脉动,降低振动,采用多软件联合仿真,提出了一种基于多同步旋转坐标系的主动谐波注入法。该方法采用了解析法进行坐标变换,建立了谐波数学模型,完善了各阶次谐波下的谐波状态方程。利用PI控制器追踪高次谐波的电流和电压,实现了高次谐波的提取与注入。并通过转速环、电流反馈环和电压补偿环实现了转矩脉动和振动噪声的降低。