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高精度线性可变差动变压器信号调理电路研究

高精度线性可变差动变压器信号调理电路研究

作者：张啸川贵州大学

学位级别：硕士

线性可变差动变压器式(Linear Variable Differential Transformer,LVDT)位移传感器是一种电感型的位移传感器,通过磁感应电的原理,可实现非接触式位移测量。在检测位移量变化的过程中不会产生摩擦和接触,故其具有使用周期长、响应速度... 详细信息

线性可变差动变压器式(Linear Variable Differential Transformer,LVDT)位移传感器是一种电感型的位移传感器,通过磁感应电的原理,可实现非接触式位移测量。在检测位移量变化的过程中不会产生摩擦和接触,故其具有使用周期长、响应速度快、稳定性高、线性度良好等特点,广泛应用于航空航天、建筑、机械、铁道、电力、纺织、石油等国民经济行业。随着各国的工业化持续深入的发展,为满足技术的迅速扩展以及对传感器自身稳定性的严苛需求,对LVDT位移传感器性能的要求也在逐渐提高。提高精度一直是LVDT传感器努力发展的趋势,影响LVDT传感器的信号精度因素众多,其中信号调理电路是影响信号精度的因素之一。本文基于双极型集成电路工艺设计一款能在-15V～+15V的双电源电压下正常工作的LVDT的信号调理电路。其电路由振荡器,全差分运放,带隙基准电路,两条信道解调通道,除法器,输出运放构成。其中振荡器和全差分运放电路的作用是产生全差分正弦激励信号,通过调整LVDT中铁芯的移动位置来感应激励信号,并使得感应的激励信号传输到到两条信道解调通道上,可以得到两个二进制的乘法信号,再经过除法器电路后得到其比值,最终通过输出运放将其比值放大,可得到的输出结果与LVDT铁芯的位移形成正比例关系,提高了LVDT反馈信号的精准度。本文使用Spectre仿真软件对设计的高精度线性可变差动变压器信号调理电路进行了全面仿真,仿真结果表明:所有条件下,原边部分的励磁电压有效值满足预期要求,副边部分精度为1.179%,线性度最大值约为147.425 ppm of FS,输出电压范围-11.326293V～11.3299888V,增益误差为0.68944827%of FS,增益漂移最大约为25.68572ppm/℃of FS,失调电压最大值为0.97%of FS,失调漂移电压为24.156ppm/℃of FS,电源抑制比增益最大值为293.45ppm/V,电源抑制比失调最大值为293.04ppm/V,共模抑制比增益最大值为1.32388ppm/V,共模抑制比失调输出最大值为3.7325ppm/V,以上仿真结果均满足预设目标。基于Virtuoso工具完成了电路版图的绘制与整体布局布线,并通过Calibre工具所绘制版图进行了DRC、LVS验证,均通过验证。

关键词： LVDT 高精度信号调理电路双极

水体叶绿素a光学传感器信号调理电路设计与测试

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农业机械学报 2015年第9期46卷 314-318页

作者：李鑫星王聪李振波陈英义傅泽田张领先中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 农业部农业信息获取技术重点实验室北京100083 食品质量与安全北京实验室北京100083

为了将水体叶绿素a光学传感器光通路微弱的荧光信号转换为能够满足模数转换器件输入要求的稳定电信号,在前期光通路部分设计的基础上,设计了水体叶绿素a光学智能传感器的信号调理电路部分。该电路包括激发光源驱动模块、光电I/V转换与... 详细信息

为了将水体叶绿素a光学传感器光通路微弱的荧光信号转换为能够满足模数转换器件输入要求的稳定电信号,在前期光通路部分设计的基础上,设计了水体叶绿素a光学智能传感器的信号调理电路部分。该电路包括激发光源驱动模块、光电I/V转换与放大模块、滤波模块、检波模块4部分:对于激发光源驱动模块,采用偏置匹配度高、偏置偏移极小、压差更低的集成驱动芯片,同时驱动多组LED,比传统的限流电阻方案更加稳定、高效,驱动电流也更加一致;设计的光电I/V转换与放大模块,经过I/V转换电路和同相比例放大电路进行了两级放大,相比传统滤波放大电路具有放大交流、抑制直流的特点;在滤波模块,采用单片集成有源滤波器,无需外接电容,与传统的高阶低通滤波器相比,不仅受杂散电容的影响小,而且可以有效减小电路体积;在检波模块,使用了一款具有增量累计转换方式的集成转换器芯片,较之传统的峰值检波电路具有更宽的输出幅度、轨对轨输出、更快的转换速度和更高的转换精度(高达99.75%),而且具有输出直流稳定、温度漂移更小等特点。

关键词：水体叶绿素a 光学传感器信号调理电路

一种MEMS陀螺仪信号调理电路线性度的测试方法

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质量与可靠性 2022年第6期 19-24页

作者：杨阳唐兴刚李晋忠尚玉凤龙善丽中国人民解放军海军701工厂北京100015 华东光电集成器件研究所江苏苏州215163

主要针对与电容检测式微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)陀螺仪敏感结构适配的信号调理电路,基于其所构成的MEMS陀螺仪测控系统工作原理,建立陀螺仪信号处理的数学模型,并根据陀螺仪系统线性度测试方法,提出一种可等... 详细信息

主要针对与电容检测式微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)陀螺仪敏感结构适配的信号调理电路,基于其所构成的MEMS陀螺仪测控系统工作原理,建立陀螺仪信号处理的数学模型,并根据陀螺仪系统线性度测试方法,提出一种可等效产生电路电容增益的信号调理电路线性度测试方法,该方法可用于实验室环境下陀螺仪信号调理电路线性度的评估。

关键词： MEMS陀螺仪信号调理电路线性度

基于PI闭环控制的AMR磁阻传感器信号调理电路

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传感技术学报 2019年第7期32卷 1003-1008页

作者：谭超杨哲潘礼庆龚晓辉乐周美三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 三峡大学理学院湖北宜昌443002

为了提高磁场测量精度,提出一种基于PI闭环控制的AMR磁阻传感器信号调理电路。该电路由前置放大器、开关同步检波、积分电路和闭环反馈电路组成。首先通过选取较小的前置放大器增益,以降低对传感器输出噪声的放大;然后利用积分器对放大... 详细信息

为了提高磁场测量精度,提出一种基于PI闭环控制的AMR磁阻传感器信号调理电路。该电路由前置放大器、开关同步检波、积分电路和闭环反馈电路组成。首先通过选取较小的前置放大器增益,以降低对传感器输出噪声的放大;然后利用积分器对放大后信号进行积分,得到积分电压;最后,将积分电压进行V/I转换,并将电流接入HMC1001偏置电流带,实现闭环反馈,以抵消外部待测磁场,当电路平衡时,传感器工作于零场,积分输出电压正比于待测磁场。与开环结构对比实验结果表明:在相同的灵敏度条件下,闭环式信号调理电路噪声功率谱密度为40 pT/√ Hz @1 Hz,并且与开环式的信号调理电路相比,它的输出信号信噪比提高了15.55 dB。

关键词： AMR磁阻传感器信号调理电路噪声功率谱密度信噪比

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一种大动态高带宽模块化的信号调理电路设计

现代应用物理 2022年第2期13卷 42-46页

作者：陈彦丽罗通顶田耕阮林波王晶西北核技术研究所西安710024

设计了一种超高速数据采集系统前端模拟信号调理电路(signal conditioning circuit,SCC),将探测器的输出信号转换为数据采集系统可处理的信号,实现信号过压保护、幅度的粗细调节、阻抗匹配、偏置电压调节、共模电压产生、单端转差分及... 详细信息

设计了一种超高速数据采集系统前端模拟信号调理电路(signal conditioning circuit,SCC),将探测器的输出信号转换为数据采集系统可处理的信号,实现信号过压保护、幅度的粗细调节、阻抗匹配、偏置电压调节、共模电压产生、单端转差分及抗混叠滤波等功能。性能测试结果表明,本文设计的模拟信号调理电路线性动态范围大(±10 V)、带宽高(500 MHz)、性能稳定及结构简单,已成功应用到脉冲辐射场4 GHz采样率的超高速数据采集系统中。

关键词：信号调理电路超高速大动态高带宽模块化

高阻运放在矿用钻孔伽马测井仪信号调理电路中的应用

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电子设计工程 2022年第6期30卷 147-150页

作者：田小超中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077

矿用钻孔伽马测井仪中伽马射线探测器输出的信号形式为电流型,其就幅度而言较为微弱,不能直接输入给微控制器进行脉冲计数与统计分析。利用高性能、低噪声、小体积单运算放大器CA3140A设计信号调理电路,对伽马射线探测器输出的微弱信号... 详细信息

矿用钻孔伽马测井仪中伽马射线探测器输出的信号形式为电流型,其就幅度而言较为微弱,不能直接输入给微控制器进行脉冲计数与统计分析。利用高性能、低噪声、小体积单运算放大器CA3140A设计信号调理电路,对伽马射线探测器输出的微弱信号进行信号变换,并依据实际应用需求实现了相应的硬件电路。实验结果表明,设计的电路性能稳定,能有效拾取并调理得到标准的脉冲信号,符合预期设计要求。

关键词：煤矿井下矿用钻孔伽马测井仪信号调理电路 CA3140A 光电倍增管伽马射线探测器

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频率域感应式磁传感器信号调理电路研究

物探化探计算技术 2016年第2期38卷 198-205页

作者：赵毅陈晓东王刚张振宇赵富刚中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所廊坊065000

感应式磁传感器在地球物理电磁法勘探中已得到广泛应用,国内多家单位已开展感应式磁传感器的研制工作。这里首先介绍了感应式磁传感器的原理,然后对其信号调理电路(开环式和闭环式电路)进行了分析,综合二者的优点设计了信号调理电路,并... 详细信息

感应式磁传感器在地球物理电磁法勘探中已得到广泛应用,国内多家单位已开展感应式磁传感器的研制工作。这里首先介绍了感应式磁传感器的原理,然后对其信号调理电路(开环式和闭环式电路)进行了分析,综合二者的优点设计了信号调理电路,并研制出相应的磁传感器。最后通过野外对比试验,验证了所研制的磁传感器的有效性,该设计为感应式磁传感器地研制提供了很好地技术支撑。

关键词：感应式磁传感器信号调理电路幅频特性相位磁通反馈