【摘 要】
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水下声纳前端模拟读出电路技术在面对弱信号、宽动态线性增益时的不足已成为有待突破的关键问题。随着CMOS集成电路的不断发展,将大规模声纳前端模拟读出电路集成在单个芯片
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水下声纳前端模拟读出电路技术在面对弱信号、宽动态线性增益时的不足已成为有待突破的关键问题。随着CMOS集成电路的不断发展,将大规模声纳前端模拟读出电路集成在单个芯片上,可以有效的缩小设备规模,实现小型化便携式。声纳传感器的不断小型化促使了读出电路的改进,因此针对新型大阵列面阵声纳传感器设计专用读出电路芯片是现今面临的挑战。传统的声纳读出电路系统规模庞大,已不适合科技的发展。本文创新性的设计了集成增益可调功能以及多路选通输出功能的48通道声纳传感器专用模拟前端读出电路芯片。不仅在电路规模上得到了有效的缩小,在功耗方面也实现了优化,符合现今科技发展的趋势。读出电路芯片的作用是对传感器得到的微弱信号进行有效的放大,同时抑制信号失真和邻近信道干扰。针对声纳接收系统的设计要求,选取合适的电路结构进行设计,集成了具有指数增益控制的可变增益放大器,多通道选通输出电路。实现了0dB~50dB的线性增益动态范围,最高增益50dB。在5V的电源电压下,等效输入噪声为5.7nV/(?)@1.5MHz,-3dB带宽为[15MHz,39MHz],当增益小于55dB时,其二次谐波失真低于-40dB,14dB信噪比条件下的接收灵敏度为50μV,每个通道的功耗消耗为6mW,并提供2μS的选通输出时间。同时在测试电路中设计了输出缓冲,四阶Butterworth低通滤波器,使整个电路系统的增益提高至68dB。该读出电路芯片适用于大阵列中频微弱信号声纳传感器的应用。
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