纳米光栅微陀螺前置放大电路的设计与分析
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  • 英文篇名:Design and analysis of preamplifier for nano-grating micro-gyroscope
  • 作者:王威 ; 崔敏 ; 李孟委 ; 张鹏 ; 梁洲鑫
  • 英文作者:WANG Wei;CUI Min;LI Mengwei;ZHANG Peng;LIANG Zhouxin;Science and Technology on Electronic Test &Measurement Laboratory, North University of China;School of Electrical and Control Engineering, North University of China;School of Instrument and Electronics, North University of China;
  • 关键词:纳米光栅陀螺 ; 前置放大电路 ; 微弱信号检测 ; I-V电路 ; 稳定性
  • 英文关键词:nano-grating gyroscope;;preamplifier;;weak signal detection;;I-V circuit;;stability
  • 中文刊名:SYCS
  • 英文刊名:China Measurement & Test
  • 机构:中北大学电子测试技术国家重点实验室;中北大学电气与控制工程学院;中北大学仪器与电子学院;
  • 出版日期:2019-04-30
  • 出版单位:中国测试
  • 年:2019
  • 期:v.45;No.249
  • 基金:国家重点研发计划重大科学仪器设备开发专项(2017YFF0105202);; 中北大学自然科学基金(2017024)
  • 语种:中文;
  • 页:SYCS201904021
  • 页数:6
  • CN:04
  • ISSN:51-1714/TB
  • 分类号:127-132
摘要
针对纳米光栅微陀螺输出微安甚至皮安级的微弱电流信号,设计微弱电流信号的前置放大电路,研究微弱电流信号检测与电路稳定性的理论,提出一种低成本、低噪声、高信噪比的微弱电流检测方法,即高阻型的I-V转化法,并给出高阻型I-V转化电路的响应带宽计算公式以及电路稳定性的分析方法。通过搭建测试台,对电路性能及功能进行实际测试。实验结果表明:该电路可对皮安级的微弱电流信号进行检测放大,电路灵敏度为10 mV/pA,最大检测误差为1.5%(当输入微弱电流值>10 pA时),满足纳米光栅微陀螺的微弱电流检测的需求。
        In this paper, a preamplifier circuit of weak current signal was designed for the output of microampere or even pico-ammeter level of Nano-grating micro-gyroscope. The theory of weak current signal detection and circuit stability was studied. A weak current detection method of high resistance I-V transformation type with low cost, low noise and high signal-to-noise ratio was proposed. The calculation formula of response bandwidth of high resistance I-V converter circuit and the method of circuit stability analysis were given. The circuit performance and function were tested by setting up a test bench. The experimental result shows that the circuit can detect and amplify the weak current signal of pA level. The circuit sensitivity is 10 mV/pA, and the maximum detection error is 1.5%(when the input weak current value is greater than 10 pA). This performance shows that the circuit can meet the need of weak current detection for nano-grating micro-gyroscope.
引文
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