微弱信号检测装置
(二)纯电阻分压网络:
分压模块要求纯电阻分压网络的衰减系数不低于100,电路采用1k与120k电阻进行串联进行分压
模块原理图:
(三)微弱信号检测方案:
首先采用滤波电路对经过加法器出来的信号进行滤波,由于加法器把噪音与正弦信号相加在滤波电路要把正弦信号检出来,然后对正弦信号进行放大,使其幅度可以达到当输入正弦波信号VS的频率为1kHz、幅度峰峰值在200mV~ 2V范围内时,检测并显示正弦波信号的幅度值,要求误差不超过5%的要求,在对信号进行放大以后信号进入峰值检测电路,对电路进行幅度检测,然后由MSP430进行采样经过AD模块把最后的幅度值显示出来。
N Y
二.方案论证
(一)加法器模块方案:
用TI公司提供的OPA2134PA实现加法器模块,对提供的两个信号由信号发生器产生的正弦波和以给定的标准噪声进行相加,OPA2134pa是高性能专业双音频放大器,具有超低失真,低噪音等特点,其带宽为8MH,满足题目带宽大于1MHz的要求。
加法器模块原理图:
电路理论原理如下:
不加噪音时效果如下:
滤波电路如图所示
(四)AD误差测量及结果
向MCU输入可变直流电源,1602液晶模块显示出当前电压幅度值如下表
次数
输入电压(V)
显示幅度(V)
1
2.5
2.395
2
2.2
2.107
3
2.0
1.916
4
1.8
1.732
5
1.6
1.584
6
1.4
1.374
7
1.2
1.129
8
1.0
1.013
微弱信号检测装置设计报告
微弱信号检测装置(A题)
摘要
本装置主要由加法器,纯电阻分压网络,微弱信号检测电路,显示电路四部分组成,本设计利用函数发生器产生的正弦波和给定的标准噪声相加,作为滤波电路的输入参考信号,其中加法运算模块采用TI公司提供的OPA2134PA芯片来实现相加作用,电路分压采用纯电阻分压网络进行分压使其衰减系数不低于100,滤波电路采用两个OP07AH运放叠加使用来进行滤波,在信号滤波完毕以后使用LM358进行信号放大,最后通过芯片MSP430的A/D模块和显示模块实现显示信号幅度值的功能。
(二)正弦信号源与噪声源之和Vc
噪声源采用给定的标准噪声(wav文件)来产生,通过笔记本的音频播放器播放噪声文件,从音频输出端口获得噪声源,噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制,将输出端与数字示波器相连,可观察到噪音无规律的波形。
(三)检测合成后的噪声图形
将正弦波信号Vs和给定的标准噪声通过制作好的加法电路输出如下图所示波形
微弱信号检测电路原理图分为滤波电路、放大电路、峰峰值检测电路三部分:
1.滤波电路
2.放大电路原理图
说明:反相比例运算电路求增益
电路为电压并联负反馈放大电路由电路原理虚短和虚断可得在换路的时候 , ,可得
可算得电路增益为12.5
3.峰峰值检测电路原理图:
三.测试方案及测试结果分析
(一)正弦波信号源
利用函数发生器输入弦波信号VS的频率为1kHz、幅度峰峰值在200mV~ 2V范围内,输出端直接与数字示波器相连,得到频率为1kHz
9
0.8
0.812
10
0.6
0.631
11
0.4
0.406
12
0.2
0.203
误差统计平均值
0.4%
(五)正弦波幅度采集
幅度峰峰值
实际测量值(v)
理论值(v)
200mv
0.102
0.1
300mv
0.151
0.15
400mv
0.203
0.2
500mv
0.251
0.25
600mv
0.301
0.3
700mv
1.流程图部分
(1)微弱信号检测装置示意图:
(二)原理框图:
说明:
由信号发生器发生的正弦波和已给的标准噪声构成的两路信号经相加器进行相加运算后整合成一路信号,然后对信号进行分压,在对信号进行微弱信号检测,其中包括滤波部分、放大部分、峰值检测部分。最后由MSP430进行采样输出幅度值
(三)软件流程图:
0.35
0.35
800mv
0.4020Leabharlann 4900mv0.45
0.45
1v
0.505
0.5
1.1v
0.551
0.55
1.2v
0.6
0.6
1.3v
0.653
0.65
1.4v
0.701
0.7
四.总结
经过四天三夜的电路设计、焊接调试、程序设计联调,最终完成了整个规定的设计过程。从最终的结果看,达到了预期的各项基本要求,主要包括 :加法器的输出VC=VS+VN,带宽可达到8MHz远远大于要求的1MHz;纯电阻分压网络的衰减系数不低于100,微弱信号检测电路的输入阻抗Ri≥1 M,当pad(MSP430小开发板)检测并显示正弦波信号的幅度值是时,误差仅为0.4%;输入正弦波信号VS的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范围内等。通过这几天的设计竞赛,我们不但增强了实践能力和合作精神,而且懂得了理论联系实际的重要性,在不断的调试中吸取经验,这对我们以后的学习生活不无裨益,当然我们的设计中还存在着一些缺陷,有待于进一步提高,在此恳请各位老师批评指正。
Distract
This device is mainly consists of summator ,pure resistance points pressure network, weak signal detection circuit and show circuit .Use functiongenerator design from the sine wave and given standard noise adding togetheras the filter circuit reference signal input,Among them thedenominator module USES of TI company provide OPA2134PA chip to achieve addition effect,Circuit differential pressure through pure resistance points pressure network points the pressure coefficient of not less than 100,and the filter circuit adopts two OP07AH op-amp superposition use to filter, At last,we can use the chip to achieve the purpose of vision through the MSP430.