核磁共振仪中的低噪声放大器设计.docVIP

仪器科学与电气工程学院 本科毕业论文（设计）开题报告 题 目：核磁共振仪中的低噪声放大器设计 学生姓名：王伟蘋 学 号 专 业：测控技术与仪器 电 话指导教师： 林婷婷 2013年3月 4 日 本课题的研究目的和意义 放大器对核磁共振测量至关重要，其本底噪声直接影响可检测信号的最小幅度，通过四层电路板的设计，将电源、地、信号分布在不同的层中，可有效的降低放大器的本底噪声，提高仪器的探测能力。 二、本课题的主要工作内容和预期达到的目标 主要内容 1 、学习利用Protel软件设计多层电路板 ；掌握核磁共振放大器的调试方法。 2、研究电路在电路板的分层对信号噪声大小的影响，并且做出比较好的分布以降低放大器本底噪声和抗干扰能力。 3、通过四层电路板的设计，将电源、地、信号分布在不同的层中，使放大器本底噪声不大于10nV。 4、利用网络分析仪来判断最终的本底噪声，以及利用信号源、示波器来实际分析得出实际数据和结论。 目的 1、绘制、设计和制作出四层电路板。 2、最终的放大器本底噪声不大于10nV。 3、把制作的放大器应用在核磁共振测量仪器上，提高仪器的探测能力。 三、前期准备工作情况 了解了两层电路板的设计和其最终的本底噪声在40nV左右，阅读了《核磁共振找水原理与应用》和地面核磁共振找水仪放大器设计，初步学习了学习利用Protel软件设计多层电路板。 方案一 低噪声放大器电路主要由ATF10136和2N3904 及其旁路网络组成。ATF10136 是高性能砷化钾材料的CMOS 型三极管,它最大的优点是噪声低, 其噪声系数典型值在4GHz 时只有0. 5 dB; 2N3904是一般用途的NPN 硅三极管, 它也具备低噪声特性。 该设计方案由两级放大电路组成: AT F10136 及其偏置网络构成第一级放大电路, 采用共射极放大方式, L 2、C5 组成选频网络; 2N3904 及其偏置网络构成第二级放大电路, 采用共基极放大方式, 除了起到放大作用外, 共基极放大电路还能提高该电路与后一级电路的隔离度。电路原理见下图， 方案二 下图为前置放大器结构框图, 采用以三极管对管MAT02为核心的由分离器件搭建的放大模块和以集成运放OP160为核心的放大模块共同组成级联式放大模块。其中除了2 个主要模块外, 电源电子滤波模块为电路提供低噪声电源;BNC 接头是电路输入输出的接口; 传输线变压器 起减小信号的差模和共模干扰的作用; 控制电路提供DSP处理器对放大器控制的接口。 四、核心器件及其经费预算 序号经费用途经费预计1购买器材200元2加工测试300元3相关资料100元共计600元 五、要求的实验条件及落实情况 网络分析仪，信号源，示波器，计算机，Protel软件。 六、课题的难点及解决方法 1、需要对Protel软件有熟练的操作能力，实现四层电路板的设计和应用。 2、需要绘制PCB板，最终达到10nV以下的本底噪声。 七、可能的创新点 创新的地方可能在于分层的方法和效果，已达到四层PCB板的良好减低噪音的效果。 八、时间安排 12年12月—13年3月：查阅文献，学习多层电路板绘制方法。 13年4月1日—4月15日：方案设计，并对各方案进行论证。 13年4月16日—4月30日：制作多层核磁共振放大器电路板。 13年5月1日—5月20日：对电路板进行调试，测试。 13年5月21日—6月初：撰写论文。 九、主要参考资料 1、《核磁共振找水原理与应用》，林君，段清明等编著，科学出版社 2、王应吉，林君，荣亮亮等.地面核磁共振找水仪放大器设计[J]，仪器仪表学报，Vol.29 No.8 Aug 2008 3、肖立志核磁共振成像测井与岩石核磁共振及其应用[M].北京:科学出版社，1998 4、戴逸松.微弱信号检测方法及仪器 [M].北京：国防工业出版社，1994 5、张凯，孔力，周凯波等.一种核磁共振测井仪前置放大器的研制[J],武汉理工大学学报；信息与管理工程版，2007,29（4）：60-62 6、 戴逸松. 测量低信噪比电压的数字相敏解调算法及性能分析[ J]. 计量学报, 1997, 18( 2): 126- 129. 开题报告评审意见 论文题目：核磁共振仪中的低噪声放大器设计 学生姓名：王伟蘋 学 号专 业：测控技术与仪器 指导教师：林婷婷指导教师对学生开题报告的评语： 指导教师签字： 年 月 日