高精度惯性加速度计能够实现实时位移检测,在当今民用和军用系统如汽车电子、工业控制、消费电子、卫星火箭和导弹等中间具有广泛的需求。在高精度惯性加速度计中,特别需要稳定的低噪声高灵敏度接口电路。事实上,随着传感器性能的不断提高,接口电路将成为限制整个系统的主要因素。 本论文在分析差动电容式传感器工作原理的基础上,设计了针对电容式加速度计的全差分开环低噪声接口电路。前端电路检测传感器电容的变化,通过积分放大,产生正比于电容波动的电压信号。 本论文采用开关电容电路结构,使得对寄生不敏感,信号灵敏度高,容易与传感器单片集成。为了得到微重力加速度性能,设计电容式位移传感接口电路时,重点研究了噪声问题和系统建模问题。仔细分析了开环传感器中的不同噪声源,并对其中的一些进行了仿真验证。建立了接口电路寄生电容和寄生电阻模型。 为了更好的提高分辨率,降低噪声的影响如放大器失调、1/f噪声、电荷注入、时钟馈通和KT/C噪声,本论文采用了相关双采样技术(CDS)。为了限制接口电路噪声特别是热噪声,着重设计考虑了前置低噪声放大器的设计及优化。由于时钟一直导通,特别设计了低功耗弛豫振荡器,振荡频率为1.5M。为了减小传感器充电基准电压噪声,采用两级核心基准结构设计了高精度基准,电源抑制比高达90dB。 TSMC 0.18μm工艺中的3.3V电压和模型,本论文进行了spectre仿真。 关键词:MEMS;电容式加速度计;接口电路;低噪声放大器;开环检测
上传时间: 2013-05-23
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GPS(全球定位系统)是美国建立的高精度卫星定位导航系统,高动态GPS接收机可应用于卫星、飞机、高速列车等许多场合。高动态给GPS信号带来很大的多普勒频移和多普勒频移变化率,普通民用接收机无法正常工作。适用于高动态条件的接收机可以有效消除多普勒频移及其变化率对信号接收的影响,提高导航定位精度。 本文在深入研究GPS的系统组成、工作原理以及信号格式的基础上,重点研究高动态条件下C/A码和载波的捕获与跟踪方案。论文的主要工作如下: 1.深入研究扩频信号的各种捕获算法,提出了一种适用于高动态的基于FFT的C/A码快速捕获算法; 2.研究扩频码跟踪和载波跟踪技术,设计了载波辅助的码跟踪环路——数字延迟锁定环(DLL)及一种叉积自动频率跟踪环(CPAFC)与科斯塔斯(Costas)环相结合的载波跟踪方案,并在MATLAB环境下建立系统模型,对环路参数进行了详细的设计; 3.初步完成了GPS接收机基带处理模块核心单元的FPGA设计和功能仿真。
上传时间: 2013-07-10
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随着GPS(Global Positioning System)技术的不断发展和成熟,其全球性、全天候、低成本等特点使得GPS接收机的用户数量大幅度增加,应用领域越来越广。但由于定位过程中各种误差源的存在,单机定位精度受到影响。目前常从两个方面考虑减小误差提高精度:①用高精度相位天线、差分技术等通过提高硬件成本获取高精度;②针对误差源用滤波算法从软件方面实现精度提高。两种方法中,后者相对于前者在满足精度要求的前提下节约成本,而且便于系统融合,是应用于GPS定位的系统中更有前景的方法。但由于在系统中实现定位滤波算法需要时间,传统CPU往往不能满足实时性的要求,而FPGA以其快速并行计算越来越受到青睐。 本文在FPGA平台上,根据“先时序后电路”的设计思想,由同步没计方法以及自顶向下和自下而上的混合设计方法实现系统的总体设计。从GPS-OEM板输出的定位信息的接收到定位结果的坐标变换,最终到kalman滤波递推计算减小定位误差,实现实时、快速、高精度的GPS定位信息采集处理系统,为GPS定位数据的处理方法做了新的尝试,为基于FPGA的GPS嵌入式系统的开发奠定了基础。具体工作如下: 基于FPGA设计了GPS定位数据的正确接收和显示,以及经纬度到平面坐标的投影变换。根掘GPS输出信息标准和格式,通过串口接收模块实现串口数掘的接收和经纬度信息提取,并通过LCD实时显示。在提取信息的同时将数据格式由ASCⅡ码转变为十进制整数型,实现利用移位和加法运算达到代替乘法运算的效果,从而减少资源的利用率。在坐标转换过程中,利用查找表的方法查找转化时需要的各个参数值,并将该参数先转为双精度浮点小数,再进行坐标转换。根据高斯转化公式的规律将公式简化成只涉及加法和乘法运算,以此简化公式运算量,达到节省资源的目的。 卡尔曼滤波器的实现。首先分析了影响定位精度的各种误差因素,将各种误差因素视为一阶马尔科夫过程的总误差,建立了系统状态方程、观测方程和滤波方程,并基于分散滤波的思想进行卡尔曼滤波设计,并通过Matlab进行仿真。结果表明,本文设计的卡尔曼滤波器收敛性好,定位精度高、估计误差小。在仿真基础上,实现基于FPGA的卡尔曼滤波计算。在满足实时性的基础上,通过IP核、模块的分时复用和树状结构节省资源,实现数据卡尔曼滤波,达到提高数据精度的效果。 设计中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676为硬件平台,采用Verilog HDL硬件描述语言实现,利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布线,一共使用44438个逻辑资源,时钟频率达到100MHZ以上,满足实时性信号处理要求,在保证精度的前提下达到资源最优。Modelsim仿真验证了该设计的正确性。
上传时间: 2013-04-24
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高精度的信号源是各种测试和实验过程中不可缺少的工具,在通信、雷达、测量、控制、教学等领域应用十分广泛。传统的频率合成方法设计的信号源在功能、精度、成本等方面均存在缺陷和不足,不能满足电子技术的发展要求,直接数字合成(Direct Digital Synthesis)DDS技术可以提供高性能、高频高精度的信号源,方便地获得分辨率高且相位连续的信号,基于FPGA的DDS技术提供了升级方便并且成本低廉的解决方案。 本文对DDS的基本原理和输出频谱特性进行理论分析,总结出杂散分布规律。同时以DDS的频谱分析为基础,给出了几种改善杂散的方法。本文结合相关文献资料采用傅立叶变换的方法对相位截断时DDS杂散信号的频谱特性进行了研究,得到了杂散分布的规律性结论,并应用在程序设计程中;DDS技术的实现依赖于高速、高性能的数字器件,本文将FPGA器件和DDS技术相结合,确定了FPGA器件的整体设计方案,详细说明了各个模块的功能和设计方法,并对其关键部分进行了优化设计,从而实现了波形发生器数字电路部分的功能。软件部分采用模块设计方法,十分方便调试。为了得到满足设计要求的模拟波形,本文还设计了幅度调节、D/A转换和低通滤波等外围硬件电路。 实验结果表明,本文设计的基于DDS技术的多波形信号源基本能够满足普通学生实验室的要求。
上传时间: 2013-06-11
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此代码是我们在单片机来控制CPLD记数,然后读出并转换数据,精度很高,在我们学校的电子设计大赛上还获的了二等奖
上传时间: 2013-08-29
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利用锁相环(PLL)和YTO相结合,设计出一种频率合成器。实现了3~7 GHz的频率覆盖和低于0.2 Hz的频率分辨率。全频段相噪均在-108 dBc/Hz@10 kHz以下,具有较高的实用价值。
上传时间: 2013-10-31
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在传统正温度系数电流基础上,增加两种不同材料的电阻以实现带隙基准的二阶温度补偿,采用具有反馈偏置的折叠共源共栅运算放大器,使得所设计的带隙基准电路,具有较高的精度和温度稳定性。
上传时间: 2013-10-18
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摘要:本文详细介绍了电源电压检测电路从电路要求到电路设计,从电路仿真验证到版图设计的整个模拟电路设计流程。着重讨论了如何降低电源电压、温度及工艺等变化对电路精度的影响,使设计的电源电压检测电路具有精度高,电压、工艺、温度容限宽的特点。
上传时间: 2014-01-10
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针对模拟型频率/电流变送器在低频段存在精度差、响应速度慢的问题,提出了一种基于AT89S52单片机的频率/电流变送器设计方案,并完成了系统的软硬件设计。该系统主要由M/T法测频电路、D/A转换器、V/I转换电路、RS232通讯接口组成,能够对频率进行高精度测量,并将其转换成4-20 mA标准信号。实验证明,所设计的系统运行稳定,人机对话方便,在整个测量频段,系统响应快、精度高、无纹波,达到了设计要求。
上传时间: 2013-10-13
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基于C8051F020,通过12864进行显示的等精度频率测量,测量范围为1HZ~1MHZ。 C8051F020与MCU-51的也没多大的区别,个人感觉最大的区别主要还是管脚配置和晶振,像C8051F020增加的一些AD,DA,一般都不怎么用的。只是个人感觉,作为初学者,我也只能有这么个感受了,呵呵。程序经过调试,原理图也正确。
上传时间: 2013-11-21
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