簡易網絡導納分析儀題

1、簡易網絡導納分析儀題第1頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二1. 題目來源細胞分泌機制的研究： 細胞膜電容、膜電阻的測量第2頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二建模模型化簡最后歸結為一端口網絡的測量問題第3頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二vpc= Rf iPPC2C 膜片鉗放大器膜電流檢測第4頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二基本原理：傅立葉變換離散傅立葉變換（DFT）：數據處理第5頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二簡易網絡導納分析的應用無源網絡分析、測量人體醫(yī)學阻抗測量豬肉注

2、水檢測建筑鋼筋銹蝕監(jiān)測 第6頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二專用芯片第7頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二形成題目：簡易網絡導納分析儀第8頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二2. 知識范圍 模擬電路：信號產生、信號放大I/V變換電路數字電路：DDS、相位檢測、ADC、DAC、數顯信號處理：一般計算、DFT題目類型屬于電子測量儀器的設計，還必須具備一般電子測量儀器設計的知識和典型智能功能的實現技術。為了實現題目的所有功能，設計方案應是一個以微控制器為核心的電子系統(tǒng)，因而設計將涉及單片機、A/D 、D/A轉換等數字化處理技術。

3、DDS：Digital Direct Frequency Synthesis或 Direct Digital Synthesizer DFT：Discrete Fourier Transform 第9頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二1. 制作正弦波信號發(fā)生器，技術指標如下： a.頻率：100Hz、300Hz、1kHz、3kHz、10kHz ，誤差：1%； b. 輸出電壓峰-峰值：1V，誤差：小于20mV； c. 輸出電阻小于1； d. 輸出波形無明顯失真。2. 制作一端口網絡N0的電導ReY 、電納ImY 、導納模|Y |和導納角Y的測量電路，技術指標如下： a. R

4、e Y 范圍：0.1 mS 10mS，分為若干量程，誤差小于10%； b. Im Y 范圍：0.1 mS 10mS，分為若干量程，誤差小于10%； c. |Y |誤差小于10%； d. Y范圍：90，誤差小于5%。3.方案分析第10頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二1. 正弦波信號發(fā)生器 為了達到頻率精度和控制方便，并考慮到本題發(fā)揮部分，普遍采用DDS方案(當然也可用其他方案實現）。 FPGA存儲器相位累加器單片機晶 振D/A放大LPF射隨器采用AD9851：采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷–PLD或FPGA）：原理相同第11頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分

5、，星期二2. 一端口網絡N0的電導ReY 、電納ImY 、導納模|Y |和導納角Y 的測量電路本科生題目說明中的第二條：測量和數據處理建議從以下3種方法中選擇1種： a. 測量導納模|Y |和導納角Y，然后通過計算得到ReY 和ImY ； b. 根據傅里葉變換 建議采用模擬乘法器和低通濾波器首先得到ReY 和ImY ，然后通過計算得到導納模|Y |和導納角Y； c. 根據離散傅里葉變換 用離散數學方法首先得到ReY 和ImY ，然后通過計算得到導納模|Y |和導納角Y。 上述說明實際指出了完成本題測量部分的幾個基本方案。第12頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二方案b在題

6、目的原稿中還有一句話：上述3種方法中，鼓勵使用b、c兩種方法。表明出題人的傾向方案。 細胞膜電容和膜電阻的測量即用b、c兩種方案都得到較高的精度，且c方案更好，在所開發(fā)的PC3型膜片鉗放大器中得到應用。信號發(fā)生器：VmcostI/V變換電路輸出：v = RfImcos(t +) = k1cos(t +) f (t )模擬乘法器輸出：k1cos(t +)Vmcost = k2cos(2t +) + cos/2經低通濾波得 i 的實部：(k2/2)cos = (Vm Rf Im /2)cos RekIm模擬乘法器輸出：k1cos(t +)Vmsint = k2sin(2t +) sin/2經低通濾

7、波得 i 的虛部：(k2/2)sin = (Vm Rf Im /2)sin ImkIm 華中科技大學一個隊采用該方案求，得到很精確的結果，但遺憾的是沒有直接得到RekIm 和ImkIm 。第13頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二方案c 可用兩路ADC同步采集I/V變換電路和正弦波信號發(fā)生器的輸出數據，然后用軟件計算： Pi：每個正弦周期A/D采樣點數 ZA= vO/i：互阻增益 M：正弦波信號發(fā)生器輸出幅值 vO： I/V變換電路輸出采樣值 f：正弦波信號頻率 只有空軍雷達學院的一個隊采用這個方案獲得第一名 第14頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期

8、二典型方案如圖。方案a 測量導納模|Y |和導納角Y，然后通過計算得到ReY 和ImY 第15頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二幾年前大學生電子設計競賽曾有過相位測試儀器的設計，有測量導納角Y 的基礎，該方案十分容易實現，主要考慮給?？茖W生完成。我們的題目要求電導ReY 、電納ImY 和導納模|Y |測量誤差小于10，導納角Y誤差小于10，技術指標要求不高。主要是考慮到比賽時難以找到精度高于5的“標準元件” 進行測試。實際上，方案a存在以下影響測量精度的因素： 信號源中的直流偏移和放大器中的直流失調引起的誤差，它們都會影響幅值檢測和相位檢測的精度。而方案b、c在傅氏變換后，可完全抑制直流成分。 系統(tǒng)噪聲影響幅值檢測和相位檢測的精度。而方案b、c在傅氏變換時的積分或求和平均后，將隨機噪聲的影響降到最低。第16頁，共18頁，2022年，5月20日，16點44分，星期二4. 競賽作品評述1. 電流檢測方法互阻放大電路的應用參考文獻：康華光主編. 電子技術基礎（模擬部分）第四、五版，第1章.高等教育出版社.瞿安連. 應用電子技術，第3章. 科學出版社. 第17頁，共18頁