声表面波气体传感器振荡电路设计.pdf

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1、124传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第3l卷第l期声表面波气体传感器振荡电路设计李川，杜晓松，胡佳，蒋亚东(电子科技大学光电信息学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都610054)摘要：基于反馈振荡器的工作原理，采用对振荡电路的开环增益和相位进行检测和调节的方法，设计制作了用于声表面波(SAW)气体传感器的振荡电路。根据开环测量的结果，通过改变匹配电感值来使得0。相位在增益峰值附近，以获得稳定的振荡和提高振荡器可承受的最大传感器插损。在印制电路板(PCB)版图设计中，采用5On特性阻抗和保证

2、最短RF回流电流路径等措施以实现稳定的振荡。基于上述方法，分别制作了频率为315，433．92MHz的振荡电路。后者的噪声幅度在20Hz以内，标准方差约为3．92。该实验结果表明：此设计方法具有快速、便捷、可靠的优点，设计的振荡电路具有较高的稳定性，可广泛用于SAW传感器设计。关键词：反馈振荡器；振荡电路；声表面波；气体传感器中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)01-0124-03OscillatingcircuitdesignforSAWgassensorsLIChuan，DUXiao—song，HUJia，JIANGYa

3、—dong(SchoolofOptoelectronicInformation，StateKeyLaboratoryofElectronicThinFilmsandIntegratedDevicesUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina(UESTC)，Chengdu610054，China)Abstract：Accordingtotheworkingprincipleoffeedbackoscillator，surfaceacousticwave(SAW)gassensoroscillatingcircuit

4、areestablishedbymeasuringphaseandgaincharacteristicsoftheiropen—loop．Bychangingthevalueofmatchinginductors，theloopphasemustbeadjustednearthepeakmagnitudeofthegaincurve，sothatarobustandstableoscillationwilloccurwiththemaximumrangeofsensorloss．IntheaspectofPCBlayoutdesign，acharacteristici

5、mpedanceof50QandminimizingtheRFcurrentreturnpatharerequisiteforachievingstableoscillation．Basedonthisprocess，theoscillatingcircuitfor315MHzand433．92MHztwo—portresonatorsaredesignedrespectively．Forthelatter，thenoisemagnitudeislessthan20Hzandthestandarddeviationisabout3．92．Theexperimental

6、resultsshowthatthisprocessisfast，convenient，reliable，oscillatingcircuitdesignedinthiswayhaveahighstabilityandcanbewidelyusedinsurfaceacousticwavesensor．Keywords：feedbackoscillator；oscillatingcircuit；SAW；gassensor0引言虽然该振荡环路拓扑结构简单，但所花费的时问往往很长，为了实现对大气环境、化工过程中的有毒气体进行监且输出频率信号的稳定性有时还不能满足传感器气体

7、检测测l~5J，各国正在加紧研究新型气体传感器。相对于其他的需要，而对于大多数缺乏高频电路设计经验的传感器研的气体传感器，声表面波(SAW)气体传感器具有尺寸小、究人员来说是一个挑战。价格低、精度高、灵敏度高、分辨率高等优点J，受到了国1实验内外学术界和工业界的广泛关注。1．1PCB板layout设计SAW气体传感器的信号读取主要有3种方式：幅度检PCB采用双面板、单端线设计，底层为地平面层，为达测、相位检测和频率检测。由于幅度检测法和相位检测法到50Q特性阻抗匹配，板厚应为0．8mm，线宽应为55mil。的灵敏度不高，易受噪声干扰J，SAW气体传感