基于40 V标准双极工艺, 设计了一种低噪声精密运算放大器电路。该电路主要用于高精度、高分辨率系统。介绍了运算放大器总体架构以及工作原理, 对低噪声精密运算放大器设计关键技术, 如输入偏置电流降低、频率稳定性补偿、输入失调电压降低等, 进行了分析。利用Spectre软件进行了仿真, 并进行了流片验证。对芯片进行了实际测试, 结果显示, 在±15 V工作电压条件下, 该放大器的输入偏置电流为2 nA, 输入失调电压为10 μV, 大信号电压增益为132 dB, 共模抑制比为135 dB, 电源抑制比130 dB。电路满足高精度、高分辨率、低噪声等各种场合的应用需求。

针对医用重离子加速器装置(HIMM)同步加速器对于高频系统不同能量波形输出的需求, 设计实现可输出不同能量对应腔体电压及偏磁电流波形的同步信号源。该系统以ARTERA公司FPGA作为核心处理元件, 接收并处理多组腔体电压及偏磁电流波形文件, 同时以DAC作为输出单元, 通过接收同步光触发信号实现不同能量对应给定波形信号的无缝切换及同步输出, 完成HIMM同步高频信号源的设计。测试结果表明, 该信号源工作稳定, 可实现各种不同能量对应波形的无缝切换及同步输出, 其性能完全满足HIMM系统对碳离子捕获加速的要求。相比于商业任意波形发生器产品, 该系统价格低廉, 且模块化的设计易于集成, 可广泛应用于其他需产生任意波形信号的场合。

偏置电流对LED内部温度、结电阻和载流子浓度产生的变化导致LED频率响应发生改变。分析了偏置电流对LED频率响应的影响机理以及对调制带宽的影响规律, 并通过测试平台进行了测试验证。结果表明: 红、绿、蓝LED工作在额定功率以下时, 偏置电流与调制带宽基本处于线性正比关系, 在接近和超过额定功率时, 调制带宽变化缓慢并最终趋于稳定。偏置电流对荧光粉LED的调制带宽几乎没有影响。此研究对可见光通信系统偏置电流的选取及均衡电路的设计提供参考。

利用数值模拟的方法研究了电流调制下偏置电流和调制频率对垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)混沌动力学特性的影响。数值模拟结果表明, 在一定的调制频率下, 偏置电流较大时VCSEL处于稳定的周期一态, 偏置电流较小时激光器在调制参数的某些区间会出现阵发混沌; 在一定的偏置电流下, 调制频率较小时, VCSEL处于稳定的周期一态, 调制频率较大时系统在调制参数的某些区间会出现阵发混沌。所以偏置电流和调制频率是影响VCSEL混沌动力学特性的重要参数, 可以通过适当控制偏置电流和调制频率找到系统的周期态和混沌态。