宽动态范围气体传感器信号采集电路的研究

发布时间：2021-03-02 00:29

　　气体浓度检测在煤矿安全、环境监测等领域具有广泛应用,可调谐二极管激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）在气体浓度检测的方法中备受瞩目。为了满足基于TDLAS的气体浓度探测器的小型化、低功耗和低成本的应用需求,研究开发整体系统的芯片级实现方案很有必要。在分析TDLAS气体浓度探测器对信号采集性能的基础上,对于现有传统信号采集电路由单级或者多级可变增益放大器（Variable Gain Amplifier,VGA）级联组成,将有效信号放大的同时,无效信号也被放大,并且对后级ADC的精度要求高,在片内难以实现的问题,本文提出了一种宽动态范围气体传感器信号采集电路结构。该电路主要由电流信号调理电路、可变增益放大器、Flash ADC、减法电路组成。首先电流信号经过电阻网络被转换成电压信号V1输出;V1通过第一级VGA进一步放大得到V2,该级可实现1¹28倍可调,步长0.5倍;V2通过分辨率为4位的Flash ADC进行粗量化,外控芯片可根据其数字输出判断信号位置,从而确定减法器的被减量V3;减... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 研究内容
    1.4 论文的主要结构
2 电路原理简介
    2.1 信号采集电路简介
    2.2 可变增益放大器的常见结构
        2.2.1 模拟控制可变增益放大器
        2.2.2 数字控制可变增益放大器
        2.2.3 可变增益放大器的参数指标
    2.3 本章小结
3 宽动态范围气体传感器信号采集电路的设计
    3.1 宽动态信号采集电路的整体规划
    3.2 可配置放大电路的设计
        3.2.1 各级放大电路的设计要求
        3.2.2 运算放大器的设计
        3.2.3 电阻网络的设计
    3.3 FLASH ADC的电路设计
        3.3.1 前置预放大器的设计
        3.3.2 比较器的设计
        3.3.3 编码电路的设计
        3.3.4 Flash ADC的开关电阻网络
        3.3.5 Flash ADC整体电路仿真
    3.4 可配置减法、放大电路
        3.4.1 单位增益缓冲器的设计
        3.4.2 减法器的设计
    3.5 宽动态气体传感器信号采集电路的仿真
    3.6 本章小结
4 版图设计、后仿真与测试
    4.1 版图及后仿真
    4.2 测试方案
        4.2.1 可变增益放大器测试
        4.2.2 减法器电路测试
    4.3 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献



本文编号：3058250