一种自旋阀GMR隔离放大器设计

【摘要】在工业控制、高压测量及医疗设备等应用领域中，出于安全和可靠性，需要在被测对象与监控设备之间采用隔离方式来实现信号传输。隔离器是一种输入部分和输出部分在电气上绝缘而间接实现通信的耦合器件，它既传递了信号，又抑制了伴随信号的干扰噪声。在恶劣环境条件下的数据采集系统中，隔离器发挥着及其重要的作用。传感器从自然界中采集到的都是微弱的模拟信号，因此对其无法直接进行滤波、整形等处理。特别是在干扰噪声比较强的数据采集环境中，为了提高数据采集的精度和可靠性，首先必须将采集的信号进行放大和噪声抑制，而此工作则由隔离放大器[1]来完成。隔离放大器是一种既可以放大输入信号又可以实现输入与输出隔离的电路。其共模抑制比高、线性度好及结构简单，常用在数字信号隔离器不能实现的场合。常见的有变压器隔离放大器、电容隔离放大器和光电隔离放大器三种[2]。变压器和电容隔离放大器线性度好、精度高，但带宽小、成本高；光电隔离放大器相对于前两者频带较宽，但其线性度较差[3]。避开以上产品，本文设计了一种自旋阀巨磁阻（GMR）隔离放大器，解决了以上三种隔离放大器在线性度、灵敏度及带宽等不可兼得的难题，完全可替代光电等其它隔离器放大器[4]。本文工作主要集中在对隔离器外置信号处理电路的设计，主要包括信号放大电路、V/I转换电路及接收处理电路，同时对隔离器输入线圈进行磁场仿真与分析。基于CSMC0.5um混合工艺，采用Tanner集成电路设计软件进行电路编辑、仿真与分析，得到隔离器前端信号处理电路的输出端电流为3.6～10mA，整个隔离放大器增益为5，其它各项指标基本满足预定的设计要求。
【作者】杨荣文；
【导师】钱正洪；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电路与系统，2013，硕士
【关键词】隔离放大器；共模抑制比；自旋阀；巨磁电阻；

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