三、电路设计
1、电路机理 1)噪声放大模块
根据虚短虚断的原理可以求出其增益,进而可以得到想要的放大程度的信号。
如下图所示,此图上的电路是采用OPA134芯片搭建反相可调增益的集成运放电路,可以通过调节电位器达到放大电路信号的目的。
(d)噪声放大电路图
2)加法器模块
加法器是产生数的和的装置。 如下图所示,此图上的电路是采用INA2134芯片搭建同相加法器电路。可以将输入的信号叠加成一个新的叠加信号后输出,达到混合多个信号的目的。并且INA2134的带宽超过1M符合题目要求。
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(e)加法器电路图
3)纯电阻分压模块
采用纯电阻串联的方式进行分压,其原理是在串联电路中,各电阻上的电流相等,各电阻两端的电压之和等于电路总电压。可知每个电阻上的电压小于电路总电压,故串联电阻分压。
如下图所示,采用高精密的电阻进行分压,衰减的倍率为
(f)纯电阻分压电路图
4)低通滤波模块
低通滤波(Low-pass filter) 是一种过滤方式,规则为低频信号能正常通过,而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱。但是阻隔、减弱的幅度则会依据不同的频率以及不同的滤波程序(目的)而改变。它有的时候也被叫做高频去除过滤(high-cut filter)或者最高去除过滤(treble-cut filter)。
(g)低通电路图
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5)跟随器模块
跟随器是一种电子线路,其输出信号基本等同于输入信号,但提高了带负载能力。
电压跟随器,就是输出电压与输入电压是相同的,电压跟随器的显著特点就是,输入阻抗高,而输出阻抗低,可以显著增强对后继的驱动能力。
(h)跟随器电路图
2、各部分电路实现的功能 1)OPA134音频放大
通过使用OPA134芯片搭建的放大电路来放大噪声信号。
2)INA2134PA加法器
由于该芯片内部就有电阻所以不用再外接电阻,这样使得电路简化。用该芯
片构成的加法器主要是将正弦波信号源和放大后的噪声源叠加。
3)OPA134跟随器
在加法器后接跟随器为了增强对后继电路的驱动能力
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4)纯电阻分压网络
此电路的功能是为了衰减放大后的噪声源与正弦波的叠加信号。
5)带通滤波电路与锁相放大电路
滤除噪声信号,从而得到所要检测的微弱信号。
6)微弱信号检测电路
检测到微弱信号,在示波器上显示出滤波后的波形图,读出波形的峰值。
四、程序设计
1、软件功能结构
AD采集信号 算法滤波 LCD显示
2、主模块实现流程
通过定时检测AD端口,采集数据,再通过去抖进一步消去抖动。再进行程序内部算法转化得到幅值,通过LCD12864显示出来。
五、测试方案与测试结果
1、测试仪器
示波器、函数发生器、数字万用表、?12V电源
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