本文關(guān)鍵詞：基于紅外傳感器的CO2濃度檢測(cè)讀出電路設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著二氧化碳濃度檢測(cè)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,高精度、小體積、穩(wěn)定性強(qiáng)的檢測(cè)系統(tǒng)成為了重要的發(fā)展方向。檢測(cè)二氧化碳濃度的方法有很多,本論文設(shè)計(jì)的讀出電路基于雙通道二氧化碳紅外傳感器,對(duì)傳感器輸出的兩路信號(hào)進(jìn)行濾波放大,同時(shí)為整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)提供電源。本文采用全定制模擬集成電路設(shè)計(jì)方法,將有源濾波器與電源模塊集成,以達(dá)到減小體積的目的,同時(shí)采用性能穩(wěn)定的電路結(jié)構(gòu)加上電路保護(hù)模塊,以增強(qiáng)電路的穩(wěn)定性。本論文首先描述了二氧化碳濃度檢測(cè)系統(tǒng)的組成,介紹了二氧化碳紅外傳感器的基本原理,對(duì)讀出電路進(jìn)行了模塊的劃分。其次詳細(xì)介紹了各模塊的基本原理,并對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了分析。然后分模塊完成電路原理圖設(shè)計(jì)并給出前仿真結(jié)果,再介紹版圖設(shè)計(jì)中的基本規(guī)則,并依此完成各模塊的版圖設(shè)計(jì)及后仿真。最后設(shè)計(jì)測(cè)試電路,完成測(cè)試并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較和分析。讀出電路主要由雙通道帶通濾波放大器、帶隙電壓基準(zhǔn)以及兩路線性低壓差穩(wěn)壓器組成。設(shè)計(jì)要求第一路帶通濾波器中心頻率為10Hz、中頻增益達(dá)到66dB。第二路帶通濾波器中心頻率為10Hz、中頻增益達(dá)到77dB。帶隙電壓基準(zhǔn)輸出電壓為1.25±0.12V、電源抑制達(dá)到-70dB、溫漂系數(shù)10ppm/℃。第一路線性低壓差穩(wěn)壓器輸出為3±0.3V、最大輸出電流為90±9mA。第二路線性低壓差穩(wěn)壓器輸出為2.5±0.2V、最大輸出電流為27±3mA。整體電路的靜態(tài)電流小于2mA。本文利用Cadence EDA工具進(jìn)行原理圖和版圖的設(shè)計(jì),利用Spectre對(duì)電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證,對(duì)16個(gè)芯片進(jìn)行測(cè)試與分析。經(jīng)過(guò)測(cè)試,本設(shè)計(jì)滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求,且電路性能穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：濃度檢測(cè) 有源濾波器 電源管理
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH83;TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-14
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文主要工作內(nèi)容及結(jié)構(gòu)11-14
• 2 CO2濃度檢測(cè)讀出電路基本原理14-28
• 2.1 CO2紅外傳感器14-17
• 2.1.1 紅外傳感器基本原理14-16
• 2.1.2 CO2紅外傳感器參數(shù)16-17
• 2.2 濾波放大電路模塊17-22
• 2.2.1 濾波器基本概念及參數(shù)17-19
• 2.2.2 帶通濾波放大電路原理19-22
• 2.3 電源模塊22-27
• 2.3.1 帶隙電壓基準(zhǔn)源22-25
• 2.3.2 線性低壓差穩(wěn)壓器25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 原理圖設(shè)計(jì)及前仿真28-48
• 3.1 濾波放大模塊28-33
• 3.1.1 電路原理圖設(shè)計(jì)28-29
• 3.1.2 電路前仿真29-33
• 3.2 帶隙電壓基準(zhǔn)33-36
• 3.2.1 電路原理圖設(shè)計(jì)33-34
• 3.2.2 電路前仿真34-36
• 3.3 線性低壓差穩(wěn)壓器36-44
• 3.3.1 電路原理圖設(shè)計(jì)37-39
• 3.3.2 電路前仿真39-44
• 3.4 頂層電路功能仿真44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 4 版圖設(shè)計(jì)及后仿真48-62
• 4.1 版圖設(shè)計(jì)技術(shù)48-50
• 4.1.1 基本設(shè)計(jì)規(guī)則48-49
• 4.1.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)49-50
• 4.2 濾波放大模塊50-52
• 4.2.1 版圖設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.2 電路后仿真51-52
• 4.3 帶隙電壓基準(zhǔn)模塊52-54
• 4.3.1 版圖設(shè)計(jì)52-53
• 4.3.2 電路后仿真53-54
• 4.4 線性低壓差穩(wěn)壓器54-57
• 4.4.1 版圖設(shè)計(jì)54-55
• 4.4.2 電路后仿真55-57
• 4.5 頂層電路57-61
• 4.5.1 版圖設(shè)計(jì)57-58
• 4.5.2 電路后仿真58-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 5 測(cè)試電路設(shè)計(jì)及測(cè)試結(jié)果62-78
• 5.1 測(cè)試電路設(shè)計(jì)62-64
• 5.2 測(cè)試環(huán)境與測(cè)試結(jié)果64-76
• 5.2.1 測(cè)試環(huán)境64-65
• 5.2.2 濾波放大模塊測(cè)試結(jié)果65-70
• 5.2.3 帶隙電壓基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果70-71
• 5.2.4 線性低壓差穩(wěn)壓器測(cè)試結(jié)果71-76
• 5.3 仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果84-88
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集88

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