一种适用于低频小信号检测的放大电路设计

【摘要】微传感器的输出信号幅度普遍小于10mV，频率低于100KHz，普通CMOS放大器的1/f噪声严重影响微传感器的灵敏度，因此设计一种适用于低频小信号检测的放大电路具有实际应用价值。本文预实现100倍以上放大，对1/f噪声有80dB的抑制能力，失真低于1%的目标。电路设计基于调制-放大-解调思想，旨在消除普通放大器1/f噪声干扰，其基本工作原理为：低频小信号首先经过混频器调制到本振信号频率附近；然后经过放大单元，克服普通CMOS放大器的1/f噪声干扰；再通过混频器解调回低频，同时，放大单元本身的1/f噪声被调制到本振附近的高频区域；最后，经过低通滤波器实现处理信号与1/f噪声信号的分离，从而实现抑制噪声的目的。电路由四部分组成：本振单元、混频器单元、放大单元和低通滤波器单元。本振单元采用结构简单、性能稳定的RC文氏桥结构，其产生的高频正弦波作为混频器调制单元的载波信号；混频器单元采用转换增益高、隔离特性好、偶次谐波和噪声抑制能力强的双平衡Gilbert结构；放大电路采用双入双出的高增益、高共模抑制比的全差分结构。该电路基于CSMC0.5umMixedSignal工艺设计，使用TannerEDAToolsv13.14进行电路仿真和版图绘制。电路仿真结果显示，该结构可以实现闭环200倍以上放大，且信号失真小于输出信号幅度的0.45%，1/f噪声抑制能力达95dB以上，该结构电路在噪声抑制、消除失调方面有较大优势，适用于高精度测量领域。
【作者】刘大燕；
【导师】钱正洪；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】低频小信号检测；调制；混频器；放大电路；

【参考文献】
[1]楼群.基于最优估计的粒子群电磁空间映射算法的研究与应用[D].江苏科技大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[2]刘苏.英语经济类新闻语篇中的语法隐喻研究[D].河北科技大学,英语语言文学,2014,硕士.
[3]赖扬帆.LD公司薪酬体系设计研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[4]陈训.基于OpenGL的嵌入式图像系统的研究[D].西安工程大学,控制工程,2012,硕士.
[5]何妍.基于iPad的二维游戏《红色征程》的设计与实现[D].北京交通大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[6]牟文谦,郑士鹏.论中国特色社会主义文化建设的基本功能[J].理论导刊,2014,05:68-72.
[7]罗集贤.椎弓根螺钉不同角度偶联的生物力学研究[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[8]管敬如.统一身份认证与用户组织结构管理在职业学校中的实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[9]程云环,韩有志,王庆成,王政权.落叶松人工林细根动态与土壤资源有效性关系研究[J].植物生态学报,2005,03:303-310.
[10]罗杨.街旁绿地植物景观对老年人行为影响的研究[D].北京林业大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[11]代兵,张建良,姜喆,左海滨,国宏伟.高炉铸铜冷却壁热面状况计算模型的开发与实践[J].冶金自动化,2012,05:37-41.
[12]刘建中.碳纳米管与金属氧化物复合材料的制备及储锂性能的研究[D].苏州大学,2014.
[13]马治邦,史士东.煤炭直接液化技术研究[J].煤炭转化.1992(01)
[14]丁尤蓉.基于特征点的目标跟踪算法研究[D].南京航空航天大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[15]罗圣霖.七甲川花菁类荧光小分子IR-780衍生物的合成、鉴定及其用于肿瘤靶向显影与治疗的实验研究[D].第三军医大学,军事预防医学,2014,博士.
[16]王伟楠.韩国初中汉语综合课教学实践探索研究[D].沈阳师范大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[17]聂哓伟.失眠人群的个性特征、睡眠质量及中医证候学研究[D].北京中医药大学,中医内科,2013,硕士.
[18]邹德建.区域经济发展中的府际合作研究[D].内蒙古大学,行政管理,2013,硕士.
[19]樊美.磁性颗粒/聚苯胺复合材料的制备及吸波性能的研究[D].兰州大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[20]冯珊珊.《说文解字》释义研究[D].黑龙江大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[21]徐承伟.模糊关系系统的反馈控制[J].自动化学报,1989,06:557-560.
[22]王奇观,钱鑫,王晓敏,郭浩,白阿敏,程晓雅,阴晨亮.电化学法制备聚苯胺/氧化石墨烯复合膜及电容性能研究[J].合成材料老化与应用,2015,01:42-46.
[23]王少飞.我国上市公司股票期权激励效应的实证研究[D].南昌大学,政治经济学,2012,硕士.
[24]冯嘉春,叶士兵.聚合物化学性质对分散其中氧化石墨烯低温还原的影响初探[A].中国化学会高分子学科委员会.2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题N：高分子加工与成型[C].中国化学会高分子学科委员会:,2013:1.
[25]叶俊.气/固两相流离散相浓度及速度测量系统研究与设计[D].内蒙古科技大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[26]胡传文.侧面人脸识别方法研究[D].安徽大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[27]尚婕.从媒介技术的演变规律论社交媒体之“罪”[D].西南大学,传播学,2013,硕士.
[28]付诗善.材料在综合材料绘画中的作用与表达[D].沈阳师范大学,美术学,2013,硕士.
[29]朱若菡.联合国大会文件翻译中的术语统一问题[D].上海外国语大学,翻译,2014,硕士.
[30]陈小波.创业资源整合能力、组织协调机制与新创企业绩效关系实证研究[D].浙江理工大学,企业管理,2014,硕士.
[31]郭桂略.石墨烯/氧化锌纳米复合结构材料在柔性电化学电容器中的应用研究[D].上海师范大学,2012.
[32]王春艳.论将来债权在我国设立信托的可行性[D].首都经济贸易大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[33]李宗龙.自动化码垛机器人系统的设计和研究[D].燕山大学,机械电子工程,2014,硕士.
[34]周杰.时代语境下对哈特法律概念的解读[D].西南大学,外国哲学,2013,硕士.
[35]赵磊.基于群体智能的分子对接算法研究与实现[D].大连理工大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[36]周永红.中国高校信息资源共建共享研究[D].湘潭大学,图书馆学,2003,硕士.
[37]宋亚丽.医疗损害责任的归责原则研究[D].华中师范大学,民商法学,2013,硕士.
[38]何莹.试论新世纪以来的台湾青春电影[D].湖南师范大学,影视戏剧文学,2013,硕士.
[39]唐倩.认知诗学视阈中意象的认知机制研究[D].四川外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[40]徐倩.阿基米德铺砌图相关性质的研究[D].河北师范大学,基础数学,2014,硕士.
[41]孙媛.含油气盆地盐构造演化过程数值模拟[D].中国地质大学（北京）,地球物理学,2013,硕士.
[42]李双.城市生产性景观的实践与思考[D].中国艺术研究院,设计艺术学,2012,硕士.
[43]吕文清.沉默权及其本土化问题探讨[D].中国政法大学,诉讼法学,2004,硕士.
[44]芦波.Lp（a）与代谢综合征中医证型及其组分相关性探讨[D].黑龙江中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[45]王彪.环境公益诉讼原告适格问题的研究[D].沈阳师范大学,法律,2013,硕士.
[46]宋薇.论消费文化语境下的青春文学[D].山东师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[47]王汀,江金财,俞志勇,徐骁.2013中国器官移植大会会议纪要[J].中华移植杂志(电子版),2014,01:45-49.
[48]岑侦勇.A位复合离子取代BNT-BT压电陶瓷的微观结构、电性能和介温稳定性研究[D].桂林电子科技大学,材料学,2014,硕士.
[49]杜贞斌.不确定非线性系统的模糊鲁棒H∞跟踪控制[J].控制与决策.
[50]李倩倩,张顶立,房倩.含空洞地层初始破坏的复变函数解析研究[J].岩土工程学报,2014,11:2110-2117.