正温度系数跨导基准电路及其应用实例

基于130 nm双极型晶体管与互补金属氧化物半导体(Bipolar and Complementary Metal Oxide Semiconductor,BiCMOS)工艺,提出了一款由跨导参考源与温度系数校准电路构成的,应用于超低增益温漂放大器的正温度系数跨导基准电路。提出的正温度系数跨导基准电路被应用于K频段4通道相控阵接收芯片中,根据接收芯片射频信号链路中各级放大器负载阻抗的温漂特性,设置合适的正温度系数跨导的参考电流,确保各级放大器以及射频信号链路的增益在工作温度发生变化时维持在极低的变化范围内。芯片实测结果表明:含四级有源放大器的接收芯片射频信号链路在中心频率19 GHz处的常温增益等于22.8 dB;在17 G至21 GHz工作频段内,-45℃至85℃温度下,最大增益温漂小于2.9 dB。芯片占用面积3.5 mm×2.5 mm。

硅光电倍增器件(SiPM)的自动增益校正

硅光电倍增器件(SiPM)是近年来逐渐兴起的一种用于PET(Positron Emission Tomography)的光电探测器件。与传统的光电倍增管(PMT)相比,它有着尺寸小、工作电压低、对磁场不敏感等优点,但其缺点是增益对环境温度敏感。在PET探测器的研发中,为了改善温度变化引起的增益漂移,设计了一个SiPM的增益校正系统。该系统通过测量环境温度对SiPM的偏置电压实时调节,从而保证其增益的相对稳定。最后对该系统对温度变化引起的SiPM增益漂移的抑制能力做了定量评估。采用增益校正系统后,在相似的温度变化范围内,SiPM的最大增益漂移由校正前的79.67%减小到11.03%。该结果显示此系统对温度变化引起的SiPM增益漂移具有良好的抑制能力。该系统能够补偿因温度变化引起的SiPM增益漂移,从而提高基于SiPM阵列探测器模块的PET系统的稳定性。

高气压监控漂移管幅度性能的实验研究

对高气压监控漂移管在不同气压下工作性能进行了研究。对测得的气体增益和高压关系与有关理论公式进行了比较;对输出脉冲信号与粒子径迹到阳极丝距离的依赖关系进行了研究,并用带电粒子在漂移管内所产生径迹的原初电离电子漂移过程中的聚集效应进行分析。

光纤陀螺数字相位斜波频繁复位抑制算法

针对光纤陀螺在小角速度测量时存在数字相位斜波频繁复位的问题,建立了调制增益漂移条件下复位相位误差模型,分析了数字相位斜波频繁复位的机理和产生的条件。证明了数字相位斜波频繁复位是产生死区的因素之一。提出了一种具有类似施密特触发器特性的数字斜波滞回复位算法,通过分离数字相位斜波正负向累加区间,抑制频繁复位及其引起的死区。实验结果表明,在调制增益变小1%时,采用滞回复位算法可将死区范围从测量噪声的3倍减小至1倍左右。

激光陀螺增益特性的实验研究

采用测量侧光谱相对强度的方法研究激光陀螺的增益特性.通过实验得到了陀螺增益随着工作电流的增加而增加,随着总气压的升高会出现饱和增益现象,在总气压大约为4P0时增益取极大值.通过比较铝阴极和另一种阴极材料B的激光陀螺在启动阶段增益随时间变化的特性曲线和对测量数据进行误差分析,发现陀螺的增益稳定性和抗外界环境干扰能力是与阴极材料密切相关的.激光介质的增益和由朗缪尔流效应引起的拍频频移都和产生激光的上下能级粒子数密度差有关,实验结果说明用增益的稳定性可以评价激光陀螺零点漂移稳定性.

16位数/模转换芯片DAC702及其应用

Burr-Brown公司生产的DAC702芯片是一块完整的16位数/模转换芯片,该芯片具有低增益漂移和高精度等许多优良的特性。本文介绍它的优良性能和典型应用电路以及应用该芯片为另一块D/A转换芯片提供一个可调的电压参考基准实例。

程控低噪声宽带直流放大器设计

为解决小信号易受干扰、难以实现线性放大的问题,以MSP430F247单片机为控制核心,采用压控可变增益宽带放大器VCA820作为程控增益放大器,设计了一个低噪声宽直流放大器.系统能对直流到20MHz的信号,实现增益从0dB到80dB范围内以1dB为步进的程控放大,带内增益起伏小于0.5dB,50负载时输出信号峰-峰值高达30V.系统的零点漂移小,工作带宽高,驱动能力强,性能稳定,可广泛应用于传感器网络和通信设备等电路中.

数据流分类中的增量特征选择算法

概念流动的出现及数据的高维性增加了数据流特征选择的复杂性。信息增益是最有效的特征选择算法之一,但计算量大。对信息增益做了等价替换,提出一种基于改进信息增益的混合增量特征选择(IFS)算法。该算法首先利用与分类器无关的评价函数选出候选特征集合,然后将分类器作用于候选特征集合,利用分类精度作为评价标准去选择特征子集,在遇到概念漂移时重新选择特征子集。通过在超平面数据集和UCI数据集上的实验,表明基于IFS算法的分类器能够很快地适应概念漂移,并且比基于全部特征的分类算法有更高的精度。

一种改进的光伏并网系统主动移频孤岛检测方法

针对传统光伏并网系统主动移频式孤岛检测方法存在反馈增益为定值、并网电流谐波畸变率高等问题,提出了一种改进的主动移频式孤岛检测方法。其基本思路是使传统主动移频式方法中的正反馈增益系数随电网运行的状态自动改变,从而实现在提高检测精度、减小检测盲区的同时减小电流谐波畸变率的目标。文中详细描述了改进方法的基本原理,并在Matlab/Simulink中搭建了一个基于改进方法的1 kW单相光伏并网孤岛检测实验系统,论证了方法的有效性。

温度、压力对漂移室气体增益的影响

研究了温度及气体压力对漂移室（工作于正比区）气体放大倍数的影响，温度和气体压力的变化范围分别是５～４０℃及９０～１０５ｋＰａ。用实验数据拟合得到了函数关系并测量了几种饱和度下函数中的参数值。

一种改进的正反馈主动移频孤岛检测方法

以主动移频法(Active Frequency-Drift,AFD)及基于正反馈的主动移频法(Active Frequency-Drift Positive Feedback,AFDPF)孤岛检测算法为研究基础,针对其检测盲区大、影响电能质量等缺点,提出了一种改进的正反馈主动移频检测方法。该方法通过检测频率偏差的大小,实时修改初始斩波因子和加速增益,缩短了检测时间,减小了检测盲区,降低了对电网电能质量的影响,同时,针对不同性质的负载,系统能对频率进行双向扰动,克服了单一方向扰动的缺点。仿真结果表明,该孤岛检测算法是可行的。

一种基于类别分布的增量特征选择算法

样本数量分布不平衡时,特征的分布同样会不平衡。大类别中经常出现的特征,在小类别中很少出现或者根本不出现,使得分类器被大类别所淹没,小类别的识别率很低。为此,根据数据的类别分布提出一种基于差异系数的增量特征选择算法CVIFS(Coefficient Variance-based Incremental Feature Selection),选取最具有区分能力的特征,提高小类别的识别率,使用区间估计检测概念漂移。经实验验证,该算法处理偏斜数据流时优于信息增益,具有较低的均衡误差率(Balanced Error Rate BER)。

一种高增益前置运放失调漂移的实时补偿

高增益前置运放的失调漂移是影响电路稳定性的一个重要因素 ,本文针对实际微弱信号测量系统的要求 ,提出并设计了以 12位串行数据输入D/A转换器AD75 43芯片和 4个由施密特触发器组成的单稳态触发器作为解码电路构成的运放失调漂移的实时补偿电路 ,介绍了电路结构、串行数据的格式、工作时序等 .该电路构思新颖 ,只通过一根信号线就能完成

利用单片机构成的零漂自动校正最佳增益放大器

利用单片机控制放大增益，使放大器的增益从２０，２２，２４～２１４共有８个可选值，使输入信号在８４ｄｂ的范围内，经最佳增益放大后，输出信号落入到事先设定的一个窗口范围之内（一般为Ａ／Ｄ输入窗口的２０％～９０％），同时得到数字化的最佳增益码。并利用单片机对零漂进行自动跟踪补偿校正。

小型智能程控SiPM电源设计与验证

硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为一种新型光电转换器件,具有增益高(106量级)、功耗低(工作电流在μA量级)、体积小(mm量级)、工作电压低(小于100 V)等优点,相对于传统光电倍增管不受磁场影响。但SiPM存在增益受温度影响大的缺点,温度每上升10℃增益约下降5×105,对于能谱测量和辐射成像应用会产生较大影响。为此,研发了一款小型带电压补偿功能的SiPM专用高压电源模块,并使用能谱测试系统对SiPM的增益特性进行测试。通过不同温度条件下241Amγ能谱中全能峰峰位的对比,验证了电压补偿对于稳定SiPM增益的效果,从5℃到40℃最大增益漂移由补偿前的87.3%下降到了2.76%。这种增益漂移校正有助于拓宽SiPM的应用范围。

海洋电磁低时钟漂移及自动增益采集技术研究

作为地震探测的有效补充,电磁法在海洋油气资源勘探中发挥着越来越重要的作用.本文针对海洋电磁法中极低时钟误差、大动态范围采集等要求,提出使用GPS和高精度原子钟解决低时钟漂移问题;采集电路中设计增益可调的放大电路,MCU通过对采集到的信号进行实时分析,实现增益动态调整,解决海洋电磁信号大动态范围采集问题;研制的海洋电磁信号数据记录单元每天时间误差小于0.3 ms、电场通道动态范围可以达到160 dB、磁场通道动态范围可以达到134 dB.通过在室内指标测试、室外试验,表明设计的数据记录单元能够稳定可靠工作.为证明数据纪录单元的有效性,将数据记录单元和国外商用MT仪器进行野外一致性对比实验,数据记录单元与商用仪器结果基本一致;在水深100 m海域进行了海底MT信号采集,得到了有效的结果.该研究为海洋电磁信号低时钟漂移、大动态范围采集提供了一种有效解决方案.

宽带直流放大器

针对小信号的幅度小、干扰大,线性放大难和提取难度大等问题,设计一种宽带直流放大器,是以单片机AT89C55WD和FPGA为控制核心,由可变增益放大器AD603为核心的放大电路、前级信号调理电路、后级功率放大电路和滤波电路组成。该放大器具有高增益且增益连续可调、输出波形无明显失真、有效抑制零点漂移和噪声、可输出大功率等特性,且在0～10 MHz的频带内信号可放大0～75 dB,带宽设置为5 MHz或10 MHz两种,输出信号峰峰值高达20 V。

SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益的研究

采用二维器件模拟仿真软件Tsuprem4和Medici模拟了SOI-LIGBT的n型缓冲层掺杂剂量、阳极p+阱区长度、漂移区长度以及阳极所加电压对SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益β的影响,通过理论分析定性的解释了产生上述现象的原因和机理,并且通过实验测试结果进一步验证了分析结论的正确性。其中,n型缓冲层掺杂剂量对电流增益β的影响最为明显,漂移区长度的影响最弱。基本完成了对SOI-LIGBT寄生晶体管电流增益β主要工艺影响因素的定性分析,对于SOI-LIGBT的设计有一定的借鉴意义。

竞争型全光增益控制放大器仿真研究

针对信道数变化等原因造成的剩余信道输出增益漂移现象,研究了一种竞争型全光增益控制放大器,可以实现对宽输入功率范围信号的增益控制。对光功率在-40~5 dBm范围内的输入光,将增益漂移量由22.0 dB降低至0.4 dB。在多信道情况下,将信道数变化和信道功率变化引起的增益漂移量分别降低至0.23和0.10 dB。该放大器的工作范围与控制幅度都要优于传统的全光增益方法,对于控制剩余信道输出增益稳定具有重要参考价值。

适用于霍尔电流传感器的温漂补偿电路设计

霍尔电流传感器中存在的温漂会影响传感器的精度,特别是在极端高温和低温下影响更加明显,这限制了霍尔传感器应用的场合。针对该问题本文设计实现了一种适用于霍尔电流传感器的宽温度范围温漂补偿电路。温漂补偿电路通过将增益补偿与带隙补偿相结合,在霍尔电压放大电路中采用与霍尔元件形状材料均一致的负载电阻,补偿了霍尔元件的温漂误差;同时利用带隙基准电路产生的高低温补偿电流实现对放大器电路的尾电流的温度补偿,使得霍尔电流传感器可以在更宽的温度范围内保持灵敏度稳定。采用GF0.18μm BiCMOS工艺制程,仿真验证表明,在5 V电源电压下,电路在-40℃~140℃的宽温度范围内,灵敏度温漂误差小于0.3%,温漂系数达到35 ppm/℃。相较于其他温度补偿设计,该设计实现了对霍尔传感器高阶温度误差的补偿,使得霍尔传感器具有更宽的工作温度范围以及更小的温漂误差,且不需要额外的数字处理电路,具有较高的工程应用价值。