高灵敏度、高动态范围互阻放大器

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一种高增益、大带宽跨阻放大器的设计

一种高增益、大带宽跨阻放大器的设计

一种高增益、大带宽跨阻放大器的设计杨赟秀;袁菲;明鑫;邓世杰;路小龙;景立;呙长冬【摘要】作为激光近炸引信中探测与目标识别核心元件的光电探测器,其性能取决于光电二极管和相应的放大电路.针对引信、制导应用对光电探测器的要求,提出一种新型高增益、大带宽跨阻放大器设计.该跨阻放大器由两级放大电路构成,第1级由两个对称的RGC(Regulated Cascode)结构组成,消除光电二极管漏电流对直流工作点影响,隔离光电二极管寄生电容提升工作带宽;第2级放大电路由3个级联的反相放大器构成,是跨阻放大器的主要增益级;最后以射级跟随器输出,为后续系统提供足够的电压摆幅.该电路基于SMIC 0.35μm标准CMOS工艺设计,仿真结果表明:跨阻增益为110.2 dBΩ,带宽为46.7 MHz,40 MHz处的等效输入噪声电流低至1.09 pA/Hz,带宽内等效输出噪声电压为5.37 mV.测试结果表明,跨阻放大器增益约为109.3 dBΩ,输出电压信号上升时间约为7.8 ns,等效输出噪声电压大小为6.03 mV,功耗约为10 mW,对应芯片面积为1560μm×810μm.%The performance of photoelectric detectors,as the core element for detection and object identification of laser proximity fuse,depends on the photodiode and corresponding amplifier circuit. Aiming at the requirement of fuse and guidance application, a kind of high gain and high bandwidth TIA is proposed. The TIA consists of two-stage amplifier. The first stage is composed of two symmetrical Regulated Cascodes which eliminate the influence of photodiode's leakage current on DC Operating point and insulate the parasitic capacitance of photodiode to increase the bandwidth of TIA. The second stage consists of three cascade current reuse inverter which is used as the main gain stage. As the output stage, emitter followeris used to provide enough voltage swing for following system. The circuit design is based on SMIC 0.35 μm standard CMOS process. The simulating results indicate that the transimpedance gain is 110.2 dBΩand the bandwidth is 46.7 MHz. At the frequency of 40 MHz the equivalent input noise is as low as 1.09 pA/ Hz and the whole equivalent output noise voltage is 5.37 mV within the frequency bandwidth. Testing results indicate that the transimpedance gain is 109.3 dBΩ,the output rise time is 7.8ns,the e-quivalent output noise voltage is 6.03 mV,and the total power dissipation is less than 10 mW. The die size is 1560μm×810 μm.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2017(040)006【总页数】5页(P1451-1455)【关键词】跨阻放大器;高增益;大带宽;RGC;反相放大器【作者】杨赟秀;袁菲;明鑫;邓世杰;路小龙;景立;呙长冬【作者单位】西南技术物理研究所激光光电基础技术部,成都610041;西南技术物理研究所激光光电基础技术部,成都610041;电子科技大学微电子与固体电子学院,成都610054;西南技术物理研究所激光光电基础技术部,成都610041;西南技术物理研究所激光光电基础技术部,成都610041;西南技术物理研究所激光光电基础技术部,成都610041;西南技术物理研究所激光光电基础技术部,成都610041【正文语种】中文【中图分类】TN492近年来,光电探测器作为激光近炸引信中探测与目标识别的核心元件,在弹丸飞行过程中实时获取目标位置信息,以达到最佳毁伤效果,由于光电探测器抗电磁干扰能力强、方向性好、测距精度高等优点,已成为引信、制导发展的一个重要方向。

《传感器》唐文彦习题答案

《传感器》唐文彦习题答案

第一章 思考题与习题1、什么是传感器的静态特性?它有哪些性能指标?答:输入量为常量或变化很慢情况下,输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。

它的性能指标有:线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差(静态测量不确定性或精度)。

2、传感器动特性取决于什么因素?答:传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量,对于不同的组成环节(接触环节、模拟环节、数字环节等)和不同形式的输入量(正弦、阶跃、脉冲等)其动特性和性能指标不同。

3、某传感器给定相对误差为2%FS ,满度值输出为50mV ,求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。

当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。

并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。

已知:FS %2=γ, mV y FS 50=;求:δm =?解:∵ %100⨯=FS my δγ;∴ mV y FS m 1%100=⨯∙=γδ若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若: FS FS y y 812=则: %16%10025.61%1002=⨯=⨯=FS m y δγ 由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的2/3以上),测得的值误差小一些。

4、有一个传感器,其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+,其中y 为输出电压(mV ),x 为输入温度(0C ),试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。

已知:x y dt dy 15.03/30=+;求:τ=?,k =?解:将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为:x y dt dy 05.0/10=+ 与一阶传感器的标准方程:kx y dtdy =+τ 比较有: ⎩⎨⎧==)/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,阻尼比ξ=0.1,若要求传感器的输出幅值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围。

移动应用高性能低功耗处理器

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集成运放的互阻抗放大技术应用

集成运放的互阻抗放大技术应用

会经光 电二极管 PN的内阻 引起 一个误 差电 流 , 电流 I 该 将 在运 放的输 出端 产生输 出电压误差 v v =( + , s 1 E) I
V S 。 由此可见 , A 46 O] M X1 2的低输人 偏置 电流 、 低输 人失调
电压等性能指标 能有效地减小 系统误差 , 保持 电路精度。
的运算放大器 , 使得 M& 4 6 广泛应 用于互 阻抗 放大 中. . 12 X 图 I MA 46 是 12的互 阻抗放大技术 :图 1 中光 电二极 管接 收 * 聊城 师范学院物理 系 聊城 2  ̄5 5 09
线 的设计 技术 . 证阻抗匹配 。 保 电路设计 中尽量采用线性电源供 电, 并加接必要的滤波 电路 . 有救减小电源纹波 , 抑制电请 干扰 , c 从而提 高电路信噪 比; 安装时 , 应保持 电路板元 件 的刚性并尽 可能减小振 动以 减小 摩擦 电和压 电效 应 , 救地减小寄生的电抗对 电路的影 有 响:电路板表面和运 放封装上 的助焊剂等污 ( 下转第 4 页) 2
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MAX3806:互阻放大器

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自动检测 。该款 器件允 许主机 即使 在待机状态 且不能枚举
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锁相放大器测量微小阻抗的方法_概述及解释说明

锁相放大器测量微小阻抗的方法_概述及解释说明

锁相放大器测量微小阻抗的方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述在科学研究和工程应用中,测量微小阻抗是一个重要的任务。

微小阻抗的测量对于了解物质的电性质、材料的表征以及电路的设计等方面都具有关键意义。

然而,由于微小阻抗通常处于非常低的水平,传统电测方法难以满足该需求。

因此,本文将介绍一种新颖且有效的方法——锁相放大器法来测量微小阻抗。

1.2 文章结构本文将首先介绍锁相放大器的基本原理和工作流程。

接下来,将讨论现有微小阻抗测量方法存在的局限性,并重点分析锁相放大器在微小阻抗测量中的优势。

然后,我们将详细探讨采用锁相放大器进行微小阻抗测量时所使用的技术和参数设置,并介绍相关数据处理和结果分析方法。

最后,文章将总结主要发现并展望未来在该领域中改进方法和研究方向。

1.3 目的本文旨在全面概述并深入解释锁相放大器测量微小阻抗的方法。

通过阐述锁相放大器的基本原理、优势和应用领域,以及与现有方法进行对比分析,读者将能够更好地了解锁相放大器在微小阻抗测量中的作用。

此外,该文章还将详细介绍使用锁相放大器进行微小阻抗测量时的技术和参数设置,并传达相关数据处理和结果分析的方法。

最终,读者将对该方法有一个全面的了解,并能够针对具体需求进行合理运用和改进。

以上为“1. 引言”部分内容,介绍了本文撰写的背景、结构和目的。

2. 锁相放大器基本原理2.1 工作原理锁相放大器是一种电子测量仪器,主要用于检测微弱信号并放大它们。

其基本原理是通过将待测信号与参考信号进行比较,并利用谐波分析技术来提取感兴趣的信号成分。

具体来说,锁相放大器首先将待测信号和参考信号进行相乘,得到一个交流信号。

然后,交流信号经过一个低通滤波器对高频噪声进行滤除。

随后,该信号进入一个环路滤波器,用于提取特定频率范围内的成分。

接下来,被锁定的振荡器会产生一个与参考信号频率一致的参考信号,并通过一个称为控制环路的反馈路径传输。

在控制环路中,被锁住的振荡器与低通滤波器、环路滤波器以及增益控制单元等组件相互配合工作。

传感器与测试技术.

传感器与测试技术.

传感器与测试技术一、判断题1、传感器是与人感觉器官相对应的原件。

B 错误2、敏感元件,是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。

A 正确3、信息革命的两大重要支柱是信息的采集和处理。

A 正确4、传感元件把各种被测非电量转换为R,L,C的变化后,必须进一步转换为电流或电压的变化,才能进行处理,记录和显示。

A 正确5、弹性敏感元件在传感器技术中有极重要的地位。

A 正确6、敏感元件加工新技术有薄膜技术和真空镀膜技术。

B 错误2、传感器动态特性可用瞬态响应法和频率相应法分析。

A 正确4、传感器的输出--输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比,称为该传感器的“非线性误差”。

A 正确5、选择传感器时,相对灵敏度必须大于零。

B 错误6、用一阶系统描述的传感器,其动态响应特征的优劣也主要取决于时间常数τ,τ越大越好。

B 错误7、一阶装置动态特性的主要参数是时间常数,一般希望它越大越好。

B 错误8、LTI系统的灵敏度是时间的线性函数。

B 错误9、一个复杂的高阶系统总是可以看成是由若干个零阶、一阶和二阶系统并联而成的。

B 错误10、无论何种传感器,若要提高灵敏度,必然会增加非线性误差。

B 错误11、幅频特性优良的传感器,其动态范围大,故可以用于高精度测量。

B 错误12、传感器的阈值,实际上就是传感器在零点附近的分辨力。

B 错误13、非线性误差的大小是以一拟合直线作为基准直线计算出来的,基准直线不同,所得出的线性度就不一样。

A 正确14、外差检测的优点是对光强波动和低频噪声不敏感。

A 正确15、传感器在稳态信号作用下,输入和输出的对应关系称为静态特性;在动态的信号作用下,输入和输出的关系称为动态特性。

A 正确16、传感器动态特性的传递函数中,两个各有G1(s)和G2(s)传递函数的系统串联后,如果他们的阻抗匹配合适,相互之间仍会影响彼此的工作状态。

B 错误17、对比波长大得多的长度变化,物理扰动P随时间变化的速率与振荡频率f成正比。

电容传感器的误差分析

电容传感器的误差分析

电容传感器的误差分析摘要:电容传感器具有高灵敏度、高阻抗、小功率、动态范围大、动态响应较快、几乎没有零漂、结构简单和适应性强等优点,在测量荷重、位移、振动、角度、加速度的工业领域有着广泛的应用,随着新材料、新材料的应用,电容式传感器在我们日常生活中广泛的使用,如现在手机的电容式触摸屏,凭借其多点触控、不易误触等优点取代了电阻触摸屏;最近Apple公司推出的最新款手机Iphone5s的HOME键的指纹识别功能,也是使用电容传感器实现指纹采集的。

电容传感器的高灵敏度、高精度的优点离不开精细的加工技术、正确的选材以及正确的设计。

本文从不同方面考虑以发扬优点、克服缺点。

1、减小环境温度、湿度变化所产生的误差温度变化使传感器内各零件的几何尺寸和相互位置及某些介质的介电常数发生改变,从而改变电容传感器的电容量,产生温度误差。

湿度也影响某些介质的介电常数和绝缘电阻值。

因此必须从选材、材料加工工艺等方面来减小温度等误差以保证绝缘材料具有高的绝缘性能。

电容传感器的金厲电极材料以选用温度系数低的铁镍合金为好,但较难加工也可釆用在陶瓷或石英上喷镀金或银的工艺,这样电极可以做得极薄,对减小边缘效应极为有利。

传感器内电极表面不便经常淸洗,应加以密封,用以防尘、防潮。

若在电极表面镀以极薄的惰性金属(如铑等)层,则可代替密封件而起保护作用,可防尘、防湿、防腐蚀,并且可以在高温下减少表面损耗,降低温度系数,但成本较高。

传感器内电极的支架除要有一定的机械强度外还要有稳定的性能。

因此选用温度系敷小和几何尺寸长期稳定性好,并具有髙的绝缘电阻、低的吸潮性和高的表面电阻的材料作为支架。

例如,可以采用石英、云母、入造宝石及各种陶瓷,虽然它们较难加工,但性能远高于塑料、有机玻璃等材料。

在温度不太高的环境下,聚四氟乙烯具有良好的绝缘性能,选用时也可予以考虑。

尽量采用空气或云母等介电常数的温度系数近似为零的电介质作为电容传感器的电介质。

若用某些液体如硅油、煤油等作为电介质,当环境温度、湿度变化时,它们的介电常数随之改变,产生误^这种误差虽可用后接的电子电路加以补偿(如采用与测量电桥相并联补偿电桥),但不易完全消除。

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特 性 , 有 助 于 在 虚 拟 环 境 中 实 现 更 高 性
l dB,有 助 于 抑 制 噪 声 信 号 。 这 些 集 4
sA M 3 是 基 于 高 性 M 3 位 AR M 能 ,提 高 系 统 性 能 和 数 据 安 全 性 ,并 进 S ‘ 2 e ‘
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CU为 该款 TI ‘够 接 收 低 至4 n — 的 输 入 存 储 器 中 ,使 M 配 置 或 校 准 操 作 (S 存 储 系统 的 需 求 。 AH  ̄ ‘ 2 AP P S D) 信号 ,将 其 放 大 至 低 成 本 差 分 ADC 需 读 取 和 使 用 内容 。 所 的输 入范 围 ,还 能 够 处 理 高 达 2 mA P P 的 过 载 信 号 。M 8 6 增 益 可 通 过 AX3 0 的 引 脚 设 置 为 3 kQ 或 6 k( , 分 别 对 应 0 0
今日电全 接 口完 美 结 合 在 一 起 ,能 够 在 明 确 定 义 功 耗 仅 2 3 W 。而 在 6 M Hz 最 高 工 ( 、 完 整 的 1 8 p 高 清 编 解 码 和 .5 的 激 活 / 信 区 域 内确 保 实 现 超 级 稳 定 作 频 率 下 ,该 器 件 的 功 耗 为 1 4 m w / 三 维 图 形 ,能 为 电子 阅读 器 、移 动 互 联 通 z S系 的 通 信 性 能 。 其 主 要 特 性 : 通 过 RF 域 M H 。 SAM 3 列 应 用 广 泛 ,适 合 网设 备( I 、平 板 电脑 、智能 本/ M D) 上
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件 加速 引擎 以及 高性 能 双 核 8 0 Hz 0 M P we PC 理 器 ,可 实现 极 佳 的RAI o r 处 D
性能 。此外 ,L IAS 2 8 S S 2 0 Ro 还集成 C
/ SR— 0V) 基 于CO t x M3 — 高集成 闪存微 了单 根 I O虚 拟 化 ( 1 等 增 强 型 re

r e M3 RI 处 理 器 的 闪 存 微 控 SC 成 功 能 省 去 了 多个 TI 模 拟 开 关 复 用 CO t x A和 器 ,节省 了 电路 板 空 间和 成 本 。
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