一种超低失调集成运算放大器的设计与实现

基于双极型工艺设计了一种超低失调集成运算放大器。通过在差分输入级的有源负载处设计电阻修调网络来调整失调电压,并针对基极电流补偿不可控的问题设计了可修调的基极电流补偿结构来降低偏置电流,利用激光修调技术减小基极补偿结构引入的随机失调,有效改善了输入级失调。增益级采用结型场效应晶体管(JFET)差分对管以获得高增益,输出级采用全npn晶体管的乙类输出结构可满足大功率输出需求。芯片实测数据表明:在全温度范围内,失调电压最大为-25.3μV,失调电压温漂为0.025μV/℃,输入偏置电流为-3.535 nA,输入失调电流为-0.825 nA。实现了超低的失调电压、电流和温漂。

交流定温电桥正交锁定放大真空度检测系统设计

针对中低真空环境高精度测量领域,提出了交流定温电桥正交锁定放大真空度检测方案。以电阻式真空规管作为桥臂构成定温电桥,并采用可调幅400 Hz交流信号激励。交流定温电桥的失调电压采用双相正交锁定放大技术进行精确提取。为使交流定温电桥保持在动态平衡状态,设计了PI调节器,并通过临界比例度法完成了校正环节的参数整定。仿真和实验表明,交流定温电桥正交锁定放大真空度检测方案可以在1×10^(2)~1×10^(5)Pa范围内,将真空度测量误差控制在10%以内,验证了该方案的有效性和可行性。

高速铁路大跨度斜拉桥主梁CPⅢ点实时高程预测模型算法研究--以昌赣高铁赣江特大桥为例

大跨度斜拉桥梁体受到多种环境因素的影响会发生变形,进而导致桥面CPⅢ控制点的成果具有多值性,昌赣高铁赣江特大桥主跨长300 m,采用常规的技术方法在如此大跨度斜拉桥上铺设无砟轨道难度较大。通过实测桥面CPⅢ点位高程、大气温度、梁体温度和桥塔位移变形,建立以上几种参数之间的关系模型,通过模型计算各个CPⅢ点在不同温度条件和桥塔偏移量下的变化量,并验证模型计算结果和实测结果较差小于规范要求的3 mm限差,进而采用模型计算的高程数据进行自由设站,设站精度均不大于规范要求的0.7 mm限差,说明本研究模型计算的CPⅢ点高程能够在实际工程应用中使用并满足规范的精度要求。

7.5位万用表精密放大器直流偏置问题研究

作为校准级仪器的7.5位万用表,可用于航天航空领域中传感器电参数标定。直流放大器的偏置问题直接影响万用表测量精度。本文设计一种低直流偏置放大器,以JFET构成的共源共基放大电路、比例缓冲电流镜、V-I变换恒流源电路作为输入级放大电路,级联高增益运算放大器构成电压串联负反馈结构,解决高输入阻抗与低噪声放大的矛盾问题。本文对失调电压和温度漂移构成的直流偏置模型进行分析:发现电流镜失调电压对JFET的失调电压具有补偿作用,并优化电阻修调电路对改善JFET失调电压;由温度漂移仿真发现:由V-I变换电流源的电流温度漂移和比例电阻温度漂移是放大器温度漂移的两大因素。通过低温漂敏感器件的选择、PCB热布局的优化及防风壳的设计,改善系统整体温度系数。实验表明,该放大器失调电压绝对值小于11μV,优于JFET类型精密放大器OPA828;放大器温度系数为-2~-4μV/℃,与没有温度校准的Keysight 3458A温度系数处于同一等级。该放大器满足7.5位万用表的设计需求。

一种低失调轨到轨集成运算放大器的设计

设计了一款低失调轨到轨运算放大器。通过利用两个晶体管的基极-发射极(BE)结压降和一个可修调电阻来钳制共射-共基组态中共基对管的集电极电位,同时用电阻代替输入级有源负载,有效抑制了电路失调;偏置电路使用温度系数相反的p型结型场效应晶体管(p-JFET)与Cr-Si电阻结合,产生高精度、低温漂的电流;增益级与输入级组合为共射-共基结构,实现高增益;输出级采用AB类结构,保证轨到轨输出的同时提供足够的驱动能力。基于互补双极型工艺流片,测试结果表明:在电源电压±15 V,共模输入电压为0 V时,输出电压摆幅为-14.97~14.86 V,输入失调电流低于0.8 nA,大信号增益达到121 dB,压摆率为4.28 V/μs。该芯片可应用于便携式电信设备、电源控制与保护、采用轨到轨输入的传感器等领域。

压力传感器热零点漂移补偿各种计算方法的比较

压力传感器在实际应用中 ,由于力敏电阻器的不匹配及其漏电流的影响会产生零点漂移现象。这种现象在一定程度上影响了压力传感器的精度。随着压力传感器的应用范围不断扩大 ,对测量准确度的要求不断提高 ,因此对零点漂移的校正就成为一个重要的研究课题。在计算机技术广泛应用的今天 ,使得对压力传感器的零点漂移及非线性软件补偿成为可能。本文结合目前应用比较普遍的各种补偿计算方法 ,通过编制程序 ,对压力传感器热零点漂移现象作了补偿。结果表明 ,非线性函数多项式拟合规范化方法和神经网络法拟合出的数据精度很高 ,取得了其他方法无法达到的补偿效果。

磁力仪温度误差的径向基神经网络补偿模型

磁通门磁力仪参数受温度影响明显,直接影响传感器测量精度,需要研究补偿方法,提高测量精度。采用无磁高低温试验箱测量磁通门传感器温度特性;提出基于径向基神经网络的温度误差补偿方法,分别建立磁通门磁力仪零漂误差补偿模型和刻度因子误差补偿模型。结果表明,径向基神经网络能良好逼近磁通门传感器参数的温度特性;与BP神经网络相比,径向基神经网络在零漂补偿中训练时间更短,精度更高,重复性更好,零漂误差的抑制能力更强。补偿后,磁通门磁力仪零漂误差从7.105 5 nT减少到0.766 1 nT;刻度因子误差从6.3E-3减少到7.2E-5;测量值温度误差由213.6 nT补偿到9.1 nT。提出建立通用的温度补偿模型,在不同磁场环境下经过反复测试,采用训练过的模型补偿后,温度误差均降低一个数量级,提高了磁通门磁力仪温度性能和精度。

压阻式压力传感器零点输出及其温漂研究

零点输出及零点温漂是传感器制造中的重要指标。结合设计制作的压阻式压力传感器重点分析了零点输出的产生机理,并对其接头和布线失配、复合层结构造成的应力分布、光刻随机误差造成的电阻失配及其他效应进行了量的分析。同时分析了它们对零点温漂的影响。最后,给出了一种整体设计流程来控制零点输出与提高成品率。

惠斯通电桥式磁阻传感器的零位温度漂移研究

基于惠斯通电桥式磁阻传感器4个电阻元件存在温度差异的事实,提出一个惠斯通电桥式磁阻传感器零位温度漂移的简明准线性模型。在MATLAB环境下,准线性模型的仿真结果与实验结果吻合,验证了准线性模型的有效性,为解释惠斯通电桥型磁阻传感器零位温度漂移的原因提供了清晰的思路,此模型也可应用于其他具有惠斯通电桥结构的传感器。

一种采用斩波技术的CMOS带隙基准电压源

设计了一种较高PSRR和较低温度系数的带隙基准电压源。运用斩波调制技术和动态元件匹配技术,有效减小了运放失调电压引起的温度漂移。基于CSMC 0.5μm CMOS工艺,使用Hspice工具对电路进行仿真。斩波频率为1.5MHz时,基准输出电压约为1.235V。在室温25℃时,该带隙基准电源电压范围为3.3V到5.5V。电源电压为3.3V时,在-40℃~85℃温度范围内,温度系数为5.19×10-6,测得PSRR大于70dB@1kHz。

一种新型间隙传感器研究

间隙传感器线圈电阻的温度漂移是导致传感器输出漂移的主要因素.为了抑制温度对间隙传感器的影响,设计新的传感器探头和测量电路;新的传感器探头跟现有传感器探头最大不同是在现有传感器探头的基础上增加了一个与传感器线圈完全一样的补偿线圈;并将补偿线圈和传感器线圈组成电桥测量电路.实验表明新传感器在0-80℃范围内温度漂移为0.08mm,温度稳定性好.

逆磁致伸缩扭矩传感器温度漂移特性研究

温度漂移是影响逆磁致伸缩扭矩传感器灵敏度和测量精度的主要因素之一,为消除温度漂移的影响,设计了一种桥式电路并分析了输出信号的特性。实验表明:当受温度影响时,其输出信号由扭矩分量和温度影响分量组成,每个分量都具有稳定的相位角,通过相位差关系从输出信号中除去温度分量,就可以消除温度的影响。结果表明:传感器的温度漂移得到了很好地控制,在全刻度范围内小于1%/50℃,能够满足扭矩工程测量的要求。

压阻型压力传感器的零点温漂及其补偿技术

本文分析了压阻型压力传感器的零点温漂产生的原因，并介绍几种补偿技术。

用自平衡电桥法补偿压力传感器灵敏度温漂

本文就压力传感器的灵敏度温漂问题进行评述,分析了灵敏度产生的原因并提出利用自平衡电桥法解决灵敏度温漂的补偿方法。

15跨一联PC连续梁桥支座纵向预偏量设置研究

湖北荆州市楚都大道海子湖特大桥为15跨一联的变截面PC连续梁桥,全长1434 m,主梁采用悬臂现浇法施工,利用挂篮在吊架上逐步合龙。该桥经6次分段合龙施工后才能最终合龙,合龙后梁体在多种因素影响下产生纵向变形,导致桥墩活动支座产生纵向偏移,需对影响支座纵向预偏量设置的各种因素进行研究。利用MIDAS有限元软件建立全桥施工模型,研究预应力、混凝土收缩徐变及温变因素对支座伸缩变形的影响,给出各活动支座预偏量设置值。结果表明:混凝土收缩与徐变对支座预偏量设置的影响最大,宜根据实测弹性模量和成桥10年计算支座的纵向位移;合龙温度偏差对支座纵向位移产生较大偏差;距离固定墩越远,各因素对支座的纵向位移量影响越大;综合考虑各影响因素的影响,A0台和A15台支座预偏量分别为-214.9 mm和182.9 mm。

一种传感器微弱信号放大电路的设计

对声频特别是次声频微弱信号放大的主要难点进行了分析,并提出一些解决办法。重点介绍斩波稳零运算放大器的基本原理及主要技术特性。同时,介绍了一种典型的实用电路的设计,并给出了该电路在应用时的一些注意事项。

智能电子皮带秤设计中的数字信号处理技术

论述了智能电子皮带秤的基本工作原理及在智能电子皮带秤设计中采用的几种数字信号处理技术．通过数字滤波、温漂补偿、非线性校正等技术的采用，极大地提高了智能电子皮带秤的测量精度及控制品质，经数字信号处理后，系统误差为０．０３％，满足低于０．０５％的设计要求。

用双桥法减小压阻型传感器的温度漂移

论述了温度对压力传感器输出灵敏度的影响,为了减小传感器输出的温度漂移,利用双惠斯登电桥方法进行补偿,在300～373 K的温度范围内对传感器进行了测试.结果表明,采用双桥法补偿后,传感器输出的温度漂移可以降低70%以上.

基于Pt100铂电阻远距离传输的传感系统实现

当测量的主机与传感器通过远距离导线传输信号,导线本身就是电阻,会随着传输距离及温度的变化而呈现不同的阻值。做为桥电路采集部分,传统的精度为万分之一精度精密电阻都是采用绕线直插的形式,温漂系数最少要几十个ppm/℃,这样在传统的温湿度桥电路采集中差分信号与实际有很大偏差,对采集端的桥电路将产生影响,这需要控制端具备修正算法来解决这一突出问题。本系统通过在传感器端实现控制电路部分,采用贴片式Pt100精密电阻替代传统线绕式精密电阻实现了对温、湿度准确测量。

差动式放大器的零点漂移

指出为抑制差动式放大器的零点漂移应注意的几个问题。