NOVEL DESIGN OF A BIOELECTRIC AMPLIFIER WITH MINIMIZED MAGNITUDE AND PHASE ERRORS

A new design of a bioelectric amplifier that has better parameters than conventional designs is presented. The design allows the construction of bioelectric amplifier with improved parameters in terms of common-mode rejection ratio and phase and magnitude errors. The voltage gain is easily adapted to a wide range of biomedical applications. The experimental and simulation results of the designed bioelectric amplifier are also included.

A Grounded Capacitor Differentiator Using Current Feedback Amplifier

A new non-inverting RC active differentiator network base on a current feedback amplifier and using a grounded capacitor is described. Small time constant can be achieved by adjusting a single grounded resistor. Because the output impedance of the CFA is very low, the output terminal of the proposed circuit can be directly connected to the next stage. Experimental results that confirm theoretical analysis are presented.

THE DEVELOPMENT OF A GOOD LINEARITY PHOTOELECTRIC COUPLING ISOLATION EEG-AMPLIFIER

Two designs of EEG-amplifier are given based on analyses about traditional am-plifier circuits,which have the advantages of good isolation,good linearity,lownoise,etc..Precise instrument amplifiers from BURR-BROWN Co.are used in the front ofboth systems,which have high input resistance (】50MΩ),very high CMRR (】

医用3.0 T磁共振成像仪梯度系统故障三例

梯度系统是磁共振成像仪的重要组成部分,主要用于产生X轴,Y轴及Z轴三个方向的梯度信号,从而对磁共振信号进行空间编码,确定信号的空间位置。梯度系统功率高、散热量大,需要对梯度线圈及梯度放大器进行冷却。梯度系统及其冷却系统故障将导致图像质量下降甚至设备停机。本文总结了三例梯度系统故障,包括梯度线圈水冷系统故障、梯度放大器线路故障及梯度放大器散热风扇故障,包括三例故障的表现、探究了故障原因并给出故障排除方法,供同行参考,以期共同提升维修水平,提高设备使用率。

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。

飞利浦Ingenia 3.0 T磁共振成像仪射频系统故障三例

磁共振成像无电离辐射且软组织成像效果较好,已成为常规体检和疾病诊断非常重要的医学影像诊疗技术之一。磁共振设备结构复杂,维修及维护成本较高,长期高负荷的运转会导致磁共振设备故障率增加。本文总结了本院飞利浦Ingenia 3.0 T磁共振设备射频系统故障三例,包括de-tuned印刷电路板故障、射频放大器故障及体线圈故障。文中对三例飞利浦磁共振设备射频系统故障的表现进行了描述,对故障产生的原因进行了分析并介绍了故障排除过程,包括观察外观、提取后台日志参数、测量疑似受损部件指标、更换受损部件以及系统测试。通过深入分析射频系统故障案例,分享维修经验,以期提高设备使用率。

一种低噪声可编程斩波电流反馈仪表放大器

针对应用于Sensor AFE的可编程增益仪表放大器的低频噪声干扰问题,设计一款低噪声可编程增益斩波电流反馈仪表放大器。该设计采用斩波技术实现对以1/f噪声为代表的低频噪声的抑制。在设计中加入数模转化器,通过电流叠加的方式实现对传感器失调的补偿,解决由传感器失调导致仪表放大器性能下降的问题。采用可编程电阻网络,实现可编程增益放大,提升仪表放大器的通用能力。仪表放大器基于TSMC 0.18μm工艺,供电电压为2.7~3.6 V,通过调节电阻网络,实现16~2048倍放大,另外在传感器失调补偿范围和等效输入参考噪声参数上也较为理想。

高增益仪表放大器在拉力传感器中的优化实现

为解决变电站工程中管母提升时的管母平直性问题,本文设计一种应变片式拉力传感器。通过分析变电站管母的提升结构,采取仪表放大器对输入信号进行高倍放大,并通过单片机对信号进行处理。测试的结果表明,该拉力传感器具备实时性强、采样精度高、可靠性高、集成度高、成本低等优点,在变电站工程的管母提升吊点拉力监测领域具有好的推广前景。

一种应用于Sensor AFE的可编程增益仪表放大器设计

针对可编程增益仪表放大器(PGA)采集电阻传感器信号时,增益误差较大、噪声较高等问题,设计一种应用于模拟前端(AFE)测量电阻传感器信号的高性能PGA。采用了电压模放大器和电流反馈放大器双模式架构,实现信号的低增益和高增益的精确放大。数模转换器通过电压叠加和电流叠加的方式进行失调补偿。置位于不同增益倍数时,电路在两种模式下自动切换,以提高电路工作效率。电路设计基于TSMC 0.18μm工艺实现。后仿真结果表明,PGA在1~2048放大倍数的增益误差最大不超过0.04%,失调补偿范围±500 mV,在256倍放大倍数下,100 kHz处噪声的功率谱密度为17.5 nV/Hz^(1/2),在1~100 kHz带宽内输入参考噪声为5.79μV,输入阻抗大于1 MΩ,在电源电压1.8~3.6 V内正常工作。

基于可重构差分对和数字辅助技术的仪表放大器

小面积、低功耗和低噪声的仪表放大器广泛应用于核辐射和核环境监测系统的模拟前端作为弱电流放大器。对此,提出了一种新的方案来实现这种高精度斩波稳定仪表放大器;具体来说,在对仪表放大器中的偏移来源的分析基础上,为了减少仪表放大器中第一级差分对的不匹配,提出了采用可重构差分对来校正不匹配。同时为了稳定和提高偏移电压的检测精度,提出了一种新的数字辅助技术——自动差分对匹配环路来检测并最小化偏移电压;采用标准180 nm CMOS工艺制作了一个完整的仪表放大器,实现了0.05 mm^(2)的有效面积,小于3.4μV的偏移电压,13.3 nV/√Hz的输入参考噪声,以及190μA的电流消耗和7.1的放大器的噪声效率因子。实验结果充分证明了所提出方案的有效性。

基于虚拟仪器的程控放大电路测控装置设计

针对传统仪器设备在实验教学中所存在的缺陷和问题,结合虚拟仪器的应用特点和优势,在NI ELVISⅡ实验平台基础之上设计了一套虚拟仪器测控装置。该装置的正弦信号由LabVIEW产生,通过NI ELVISⅡ实验平台输入程控放大电路,该电路两级放大,STM32单片机调节增益,实验平台的开关量切换负载电阻,在LabVIEW中实现数据采集功能,自动测量电压、显示波形,单片机的TFT LCD液晶屏显示数据参数。实验结果表明,该装置能够准确生成设定幅值和相位的波形、改变负载电阻值、自动测量波形输出电压、频率及相位,充分利用虚拟仪器测控装置的优势,极大节省了仪器费用,提高了实验效率。

水声传感器调理电路设计

由于水下环境极其恶劣且水声传感器输出信号微弱,在传输微弱信号时又常常受到其他信号的干扰而不能直接用于后级采集电路,因此需要对水声传感器的输出信号进行一系列处理。设计一种水声传感器调理电路,主要包括前置放大电路、滤波电路、单端转差分电路。该电路采用了低功耗、极低噪声、超低偏置电流的高速仪表放大器AD8421和低功耗、低噪声、低偏置电流的运算放大器AD8022,其中滤波电路由四阶有源SK高通滤波器与二阶有源MFB低通滤波器级联构成。仿真和测试结果表明,该电路可实现固定增益为20 dB,较宽的通频带100 Hz~500 kHz,截止频率处的衰减小于1 dB,短路等效输入噪声不大于2μVrms。该电路的噪声性能较一般信号调理电路更优异且电路结构更简单,可以灵活运用于微弱信号的采集和处理。

仪表放大器参数特性分析与测试方法研究

仪表放大器在各个测量系统中均有着十分广泛的应用,对其进行测试和筛选能够有效地剔除其中的不合格品和早期失效产品,防止给系统造成进一步损失。目前仪表放大器暂无相应的测试标准,通常将其作为运算放大器接入运放环中进行测试,导致部分电性能参数难以测试和筛选。本文通过对仪表放大器的结构原理和参数特性进行分析研究后,提出了一种基于ATE与外接高精度数字多用表联合测试的方法。实验结果表明,该方法能够实现仪表放大器较为全面且高精度的测试,在元器件质量与可靠性保证方面具有良好的应用价值。

结合多项式拟合的功率回退改进方法

常用的功率回退法可以在一定程度上改善放大器的非线性问题,但由于该方法的效率较低,因此使用范围存在局限性。本文在功率回退的基础上,提出了一种结合多项式拟合的方法,提升了传统功率回退法6~10 dB的回退范围约束。为了验证组合方法的效果,本文搭建了基于LabVIEW的光电放大测试平台,对不同给定频率下的正弦波、方波以及三角波信号进行信号放大试验。在测试系统放大功能的同时对输出信号进行功率周期图谱分析,能够确定其谐波失真的状态。试验结果表明,改进后的方法降低各谐波分量的功率值相较于功率回退提高了34.6%,证明了该方法对进一步改善放大器非线性问题的有效性。

基于100 nm砷化镓pHEMT工艺的C波段宽带低噪声放大器芯片

作为射电天文接收机系统的关键器件,低噪声放大器的噪声和增益性能对接收机系统的灵敏度有重要影响.采用100 nm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(pseudomorphic High Electron Mobility Transistor, pHEMT)工艺,研制了一款可覆盖C波段(4–8 GHz)的低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA).所设计的LNA采用3级共源级联放大拓扑结构,栅极、漏极双电源供电.常温下测试表明,该LNA在4–8 GHz频段内平均噪声温度为60 K,在5 GHz处获得最低噪声温度50 K,通带内增益(31±1.5) dB,输入输出回波损耗均优于10 dB,芯片面积为2.1×1.1 mm^(2),可以应用于C波段射电天文接收机以及卫星通信系统等.

电工技术(模电)虚拟实验平台设计

模电实验多为验证性实验,硬件实验平台设计的搭建过程复杂,容易出现搭建错误,导致设备硬件损坏,使实验无法进行,因此,文章在模拟电子实验室的基础上开发了虚拟实验平台。本设计基于LabVIEW软件的环境,设计了模拟电子虚拟实验系统,本系统包含了方波-三角波产生电路、功率放大器等基本电路。该实验平台基础性实验符合理论性实验验证的要求,且操作简易。

微弱电信号检测系统研究与设计

为了改善微弱电信号检测条件、降低检测设备成本以及提高检测应用的灵活性,本文设计并开发了一个微弱电信号检测系统。系统将互相关检测技术和虚拟仪器相结合应用于微弱电信号检测,实现了微电阻测量、微弱交流电压测量、微弱交流电流测量和运算放大器交流开环放大倍数测量等功能。实验结果证明,虚拟仪器互相关检测技术在微弱电信号检测方面具备可行性,对其进一步应用于工程实际中提供了理论支持。

仪用放大器AD620及其应用

AD620是一种低功耗、高精度的仪表放大器。本文根据AD公司提供的有关英 文资料和作者的体会，对AD620的特点和典型用法做了较为详细介绍，并结合自己的科研，介绍了AD620在光电检测中的应用。

电磁超声检测系统中消除电磁干扰电路的设计

电磁超声技术作为一种非接触式探伤技术在恶劣工况条件下具有广泛的应用前景,然而其发射电路产生的以共模噪声为主的脉冲电磁干扰会影响检测电路的接收效果进而产生误检。针对该问题,设计了消除电磁干扰的硬件电路,构建了具有高速、高共模抑制比、高输入阻抗以及低噪等特点的复合仪表放大器。电路用高速低噪双通道ADA4817-2作为输入增益级放大器,后接高共模抑制性能的AD8429仪表运放,提高了电路对噪声的抑制能力。在工况下进行测试,结果表明该电路能够实现共模噪声的有效消除。

基于高精度运算放大器的隧道式硅微加速度计信号处理电路

介绍了一种由高精度运算放大器及精密仪表放大器构成的隧道式硅微加速度计信号处理电路,通过分析信号处理电路的构成、信号输出的有效成分、放大器的性能指标及典型用法,得出高精度运算放大器OPA128LM使用在隧道电流的I-V转换部分所具有的独特优势。后级反馈放大电路采用精密仪表放大器AD620BR构成两级放大,其各项参数极大提高了信号读出电路的精密性。实验结果表明:基于以上方法的设计对信号处理电路的精度、灵敏度及线性度等性能有明显的改善。