微弱信號檢測裝置

1、微弱信號檢測裝置設(shè)計報告微弱信號檢測裝置（A題） 摘要本裝置主要由加法器，純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，微弱信號檢測電路，顯示電路四部分組成，本設(shè)計利用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波和給定的標(biāo)準(zhǔn)噪聲相加，作為濾波電路的輸入?yún)⒖夹盘?，其中加法運(yùn)算模塊采用TI公司提供的OPA2134PA芯片來實(shí)現(xiàn)相加作用，電路分壓采用純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分壓使其衰減系數(shù)不低于100，濾波電路采用兩個OP07AH運(yùn)放疊加使用來進(jìn)行濾波，在信號濾波完畢以后使用LM358進(jìn)行信號放大，最后通過芯片MSP430的A/D模塊和顯示模塊實(shí)現(xiàn)顯示信號幅度值的功能。DistractThis device is mainly consists of su

2、mmator ,pure resistance points pressure network, weak signal detection circuit and show circuit . Use function generator design from the sine wave and given standard noise adding together as the filter circuit reference signal input, Among them the denominator module USES of TI company provide OPA21

3、34PA 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 v

4、ision through the MSP430.1 流程圖部分（1） 微弱信號檢測裝置示意圖：正弦波信號源微弱信號檢測電路噪聲源VS VN VC Vo 純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)顯示電路加法器Vi A B C D E （二）原理框圖：濾波電路放大電路峰值檢測電路分壓電路 正弦波相加器標(biāo)準(zhǔn)噪音幅度顯示MCUAD轉(zhuǎn)換說明：由信號發(fā)生器發(fā)生的正弦波和已給的標(biāo)準(zhǔn)噪聲構(gòu)成的兩路信號經(jīng)相加器進(jìn)行相加運(yùn)算后整合成一路信號，然后對信號進(jìn)行分壓，在對信號進(jìn)行微弱信號檢測，其中包括濾波部分、放大部分、峰值檢測部分。最后由MSP430進(jìn)行采樣輸出幅度值(三)軟件流程圖： 開始 LCD初始化 采樣 M50 N Y AD轉(zhuǎn)換 k

5、+=kM+k=k/50LCD顯示結(jié)束二方案論證（一）加法器模塊方案： 用TI公司提供的OPA2134PA實(shí)現(xiàn)加法器模塊，對提供的兩個信號由信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波和以給定的標(biāo)準(zhǔn)噪聲進(jìn)行相加，OPA2134pa是高性能專業(yè)雙音頻放大器，具有超低失真，低噪音等特點(diǎn)，其帶寬為8MH，滿足題目帶寬大于1MHz的要求。加法器模塊原理圖：電路理論原理如下：（二）純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)： 分壓模塊要求純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的衰減系數(shù)不低于100，電路采用1k與120k電阻進(jìn)行串聯(lián)進(jìn)行分壓模塊原理圖：（三）微弱信號檢測方案：首先采用濾波電路對經(jīng)過加法器出來的信號進(jìn)行濾波，由于加法器把噪音與正弦信號相加在濾波電路要把正弦信號檢出

6、來，然后對正弦信號進(jìn)行放大，使其幅度可以達(dá)到當(dāng)輸入正弦波信號VS 的頻率為1 kHz、幅度峰峰值在200mV 2V范圍內(nèi)時，檢測并顯示正弦波信號的幅度值，要求誤差不超過5%的要求，在對信號進(jìn)行放大以后信號進(jìn)入峰值檢測電路，對電路進(jìn)行幅度檢測，然后由MSP430進(jìn)行采樣經(jīng)過AD模塊把最后的幅度值顯示出來。 微弱信號檢測電路原理圖分為濾波電路、放大電路、峰峰值檢測電路三部分：1.濾波電路2.放大電路原理圖說明：反相比例運(yùn)算電路求增益電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路由電路原理虛短和虛斷可得在換路的時候，,可得可算得電路增益為12.53.峰峰值檢測電路原理圖：三.測試方案及測試結(jié)果分析(一)正弦波信號源

7、利用函數(shù)發(fā)生器輸入弦波信號VS 的頻率為1 kHz、幅度峰峰值在200mV 2V范圍內(nèi)，輸出端直接與數(shù)字示波器相連，得到頻率為1kHz （二）正弦信號源與噪聲源之和Vc 噪聲源采用給定的標(biāo)準(zhǔn)噪聲（wav文件）來產(chǎn)生，通過筆記本的音頻播放器播放噪聲文件，從音頻輸出端口獲得噪聲源，噪聲幅度通過調(diào)節(jié)播放器的音量來進(jìn)行控制，將輸出端與數(shù)字示波器相連，可觀察到噪音無規(guī)律的波形。（三）檢測合成后的噪聲圖形 將正弦波信號Vs和給定的標(biāo)準(zhǔn)噪聲通過制作好的加法電路輸出如下圖所示波形不加噪音時效果如下：濾波電路如圖所示（四）AD誤差測量及結(jié)果 向MCU輸入可變直流電源，1602液晶模塊顯示出當(dāng)前電壓幅度值如下表

8、次數(shù) 輸入電壓（V） 顯示幅度（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 9 0.8 0.812 10 0.6 0.631 11 0.4 0.406 12 0.2 0.203誤差統(tǒng)計平均值0.4%（五）正弦波幅度采集幅度峰峰值實(shí)際測量值（v）理論值（v）200mv0.1020.1300mv0.1510.15400mv0.2030.2500mv0.2510.25600mv0.3010.3700mv0.350.35800mv0.4020.490

9、0mv0.450.451v0.5050.51.1v0.5510.551.2v0.60.61.3v0.6530.651.4v0.7010.7四總結(jié)經(jīng)過四天三夜的電路設(shè)計、焊接調(diào)試、程序設(shè)計聯(lián)調(diào)，最終完成了整個規(guī)定的設(shè)計過程。從最終的結(jié)果看，達(dá)到了預(yù)期的各項基本要求，主要包括 ：加法器的輸出VC =VS+VN，帶寬可達(dá)到8MHz遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求的1MHz；純電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的衰減系數(shù)不低于100，微弱信號檢測電路的輸入阻抗Ri1 MW，當(dāng)pad（MSP430小開發(fā)板）檢測并顯示正弦波信號的幅度值是時，誤差僅為0.4%;輸入正弦波信號VS 的頻率為1 kHz、幅度峰峰值在200mV 2V范圍內(nèi)等。通過這幾天的設(shè)計競賽，我們不但增強(qiáng)了實(shí)踐能力和合作精神，而且懂得了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，在不斷的調(diào)試中吸取經(jīng)驗，這對我們以后的學(xué)習(xí)生活不無裨益，當(dāng)然我們的設(shè)計中還存在著一些缺陷，有待于進(jìn)一步提高，在此懇請各位老師批評指正。五參考文獻(xiàn)1童詩白，華成英。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。高等教育出版社。2010（11）2劉春生，李小波. AD603在信號采集系統(tǒng)中的應(yīng)用.國外電子元器件.2000（11）3吳京等。信號與系統(tǒng)分析。國防科技大學(xué)出版社。2006年4Vinay K. IngleJohn G. Proakis數(shù)字信號處理科學(xué)出版社2006年5程佩青數(shù)字信號處理教程清華出版社2004年附件一元器件清單序