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信號調(diào)理電路原理圖篇一
學(xué)生姓名：專業(yè)班級：指導(dǎo)老師：陳夢葦工作單位：武漢理工大學(xué)理學(xué)院
題目：變音信號產(chǎn)生器電路的設(shè)計
初始條件：直流可調(diào)穩(wěn)壓電源一臺、萬用表一塊、面包板一塊、元器件若干、剪刀、鑷子等必備工具
要求完成的主要任務(wù)：（包括電子綜合實訓(xùn)工作量及其技術(shù)要求以及說明書撰寫
等具體要求）
1、技術(shù)要求：
設(shè)計一個變音信號發(fā)生器，使它能按一定規(guī)律交替發(fā)出兩種不同的聲音。兩種聲音的頻率和節(jié)拍可通過電路參數(shù)調(diào)整根據(jù)需要改變，使聲音達到滿意的效果。
2、主要任務(wù)：
（一）設(shè)計方案
（1）按照技術(shù)要求，提出自己的設(shè)計方案（多種）并進行比較；
（2）以ne555時基集成電路為主，設(shè)計一個變音信號產(chǎn)生器（實現(xiàn)方案）；
（3）依據(jù)設(shè)計方案，進行預(yù)答辯；
（二）實現(xiàn)方案
（4）根據(jù)設(shè)計的實現(xiàn)方案，畫出電路邏輯圖和裝配圖；
（5）查閱資料，確定所需各元器件型號和參數(shù)；
（6）在面包板上組裝電路；
（7）自擬調(diào)整測試方法，并調(diào)試電路使其達到設(shè)計指標(biāo)要求；
（8）撰寫設(shè)計說明書，進行答辯。
3、撰寫電子綜合實訓(xùn)說明書：
封面：題目，學(xué)院，專業(yè)，班級，姓名，學(xué)號，指導(dǎo)教師，日期 任務(wù)書
目錄（自動生成）
正文：
1、技術(shù)指標(biāo)；
2、設(shè)計方案及其比較；
3、實現(xiàn)方案；
4、調(diào)試過程及結(jié)論；
5、心得體會；
6、參考文獻
成績評定表
時間安排：
電子綜合實訓(xùn)時間：19周－20周19周：明確任務(wù)，查閱資料，提出不同的設(shè)計方案（包括實現(xiàn)方案）并答辯； 20周：按照實現(xiàn)方案進行電路布線并調(diào)試通過；撰寫電子綜合實訓(xùn)說明書。
指導(dǎo)教師簽名：年月日
系主任（或負(fù)責(zé)老師）簽名：年月日
信號調(diào)理電路原理圖篇二
傳感器信號調(diào)理電路
傳感器信號調(diào)理電路
信號調(diào)理往往是把來自傳感器的模擬信號變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過程、執(zhí)行計算顯示讀出和其他目的的數(shù)字信號。模擬傳感器可測量很多物理量，如溫度、壓力、力、流量、運動、位置、ph、光強等。通常，傳感器信號不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這是因為傳感器輸出是相當(dāng)小的電壓、電流或電阻變化，因此，在變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)之前必須進行調(diào)理。調(diào)理就是放大，緩沖或定標(biāo)模擬信號，使其適合于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)的輸入。然后，adc對模擬信號進行數(shù)字化，并把數(shù)字信號送到微控制器或其他數(shù)字器件，以便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。此鏈路工作的關(guān)鍵是選擇運放，運放要正確地接口被測的各種類型傳感器。然后，設(shè)計人員必須選擇adc。adc應(yīng)具有處理來自輸入電路信號的能力，并能產(chǎn)生滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分辨率、精度和取樣率的數(shù)字輸出。
傳感器
傳感器根據(jù)所測物理量的類型可分類為：測量溫度的熱電偶、電阻溫度檢測器(rtd)、熱敏電阻；測量壓力或力的應(yīng)變片；測量溶液酸堿值的ph電極；用于光電子測量光強的pin光電二極管等等。傳感器可進一步分類為有源或無源。有源傳感器需要一個外部激勵源(電壓或電流源)，而無源傳感器不用激勵而產(chǎn)生自己本身的電壓。通常的有源傳感器是rtd、熱敏電阻、應(yīng)變片，而熱電偶和pin二極管是無源傳感器。為了確定與傳感器接口的放大器所必須具備的性能指標(biāo)，設(shè)計人員必須考慮傳感器如下的主要性能指標(biāo)：
·源阻抗
——高的源阻抗大于100kω
——低的源阻抗小于100ω
·輸出信號電平
——高信號電平大于500mv滿標(biāo)
——低信號電平大于100mv滿標(biāo)
·動態(tài)范圍
在傳感器的激勵范圍產(chǎn)生一個可測量的輸出信號。它取決于所用傳感器類型。
放大器功用
放大器除提供dc信號增益外，還緩沖和定標(biāo)送到adc之前的傳感器輸入。放大器有兩個關(guān)鍵職責(zé)。一個是根據(jù)傳感器特性為傳感器提供合適的接口。另一個職責(zé)是根據(jù)所呈現(xiàn)的負(fù)載接口adc。關(guān)鍵因素包括放大器和adc之間的連接距離，電容負(fù)載效應(yīng)和adc的輸入阻抗。
選擇放大器與傳感器正確接口時，設(shè)計人員必須使放大器與傳感器特性匹配?？煽康姆糯笃魈匦詫τ趥鞲衅鳌糯笃鹘M合的工作是關(guān)鍵性的。例如，ph電極是一個高阻抗傳感器，所以，放大器的輸入偏置電流是優(yōu)先考慮的。ph傳感器所提供的信號不允許產(chǎn)生任何相當(dāng)大的電流，所以，放大器必須是在工作時不需要高輸入偏置電流的型號。具有低輸入偏置電流的高阻抗mos輸入放大器是符合這種要求的最好選擇。另外，對于應(yīng)用增益帶寬乘積(gbp)是低優(yōu)先考慮，這是因為傳感器工作在低頻，而放大器的頻率響應(yīng)不應(yīng)該妨礙傳感器信號波形的真正再生。
傳感器和放大器匹配電路
ph電極緩沖器
高阻抗ph傳感器可與具有低功率電路(僅需要2個1.5v電池供電)的放大器配對。放大器mos輸入晶體管為傳感器提供高阻抗，傳感器輸出阻抗為1mw或更大。此放大器的輸入偏置電流小于1pa，所以，放大器工作消耗非常小的電流。放大器的失調(diào)電壓小于1mv。放大器提供軌到軌工作并具有高驅(qū)動能力，能在長線上發(fā)送信號(放大器遠離adc的情況)。在電路中增加了一個精密溫度傳感器，可以測量ph傳感器的溫度。這使得具有精確的ph溫度補償值。
完整的傳感器橋接口
·測量應(yīng)變片傳感器通常要通過橋網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)變片構(gòu)成橋的兩個(或4個)臂。應(yīng)變片是低源阻抗器件，其輸出信號范圍是小的(幾百微伏~幾毫伏)。圖3所示的電路能為精確測量傳感器信號提供測量橋穩(wěn)定激勵電壓和高共模電壓抑制(cmr)，消除了任何共模電壓。用高精度和非常低漂移(隨溫度)的精密電壓基準(zhǔn)驅(qū)動放大器a1。這可為橋提供非常精確、穩(wěn)定的激勵源。因為共模電壓大約為激勵電壓的一半，所以被測信號僅僅是橋臂之間小的差分電壓。放大器a2、a3、a4必須提供高共模抑制比(cmrr)，所以僅測量差分電壓。這些放大器也必須具有低值輸入失調(diào)電壓(vos)漂移(也稱之為失調(diào)電壓溫度系數(shù)tcvos)和輸入偏置電流，以使得從傳感器能精確地讀數(shù)。放大器a1~a4連接成儀表放大器以達到上述目標(biāo)。這種配置的電壓增益(av)為：av=(1+2r2/br2)(ar1/r1)，其中a和b是確定總增益的比值。
輻射分析儀通道
輻射譜測量來自輻射源的發(fā)射能量的分布，輻射源可以是粒子，x射線或γ射線。輻射照到閃光晶體上并發(fā)射強度正比于能量的短脈沖。然后由pin光電二極管把光轉(zhuǎn)換為電流。放大器(見圖4)用做首置放大器和pin光電二極管輸出的電流/電壓轉(zhuǎn)換器。此電路為用于基本輻射譜的單通道分析儀。信號的脈沖幅度包含重要信息，所以低輸入失調(diào)電壓和低失調(diào)電壓漂移是重要的。寬帶寬為處理脈沖(可窄到幾納秒)提供快速響應(yīng)。首置放大器輸出(vout)到脈沖幅度分析儀(如快速adc)來測量和儲存每個峰值發(fā)生的數(shù)。分布是單個源的光譜。反饋電阻r1值取決于來自pin光電二極管的最大電流和到adc的最大輸出電壓。因此，r1=(maxvout)/(maxisignal)。電容c1用于pin光電二極管寄生電容的補償。r2和c2相當(dāng)于r1和c1用于補償放大器非倒相輸入的輸入偏置電流。
熱電耦接口電路
熱電偶根據(jù)兩個不同金屬線結(jié)點之間的溫度差提供電壓信號。熱電偶溫度傳感器具有一個感測端(金屬a/金屬b連接端)和一個參考端(金屬a和金屬b與銅導(dǎo)線連接端)。冷端參考溫度與熱電偶信號一道進行控制和測量。熱電偶具有大約10mv/℃~80mv/℃的小信號電平范圍和小的源阻抗。配置成差分放大器的單放大器(圖5)把信號放大到adc輸入所需的電平。差分放大器增益為：
av=xr/r
其中x是電阻比，它決定增益。差分配置有助于抑制熱電偶線的共模拾取。放大器應(yīng)具有低失調(diào)電壓和低失調(diào)電壓漂移。
信號調(diào)理系統(tǒng)的最后級——adc
信號調(diào)理系統(tǒng)的基本目標(biāo)是盡可能快速、完整和便宜地把模擬傳感器數(shù)據(jù)變換為數(shù)字形式，此任務(wù)就落在adc身上。所用adc的類型由一系列參數(shù)決定。這包括所需的分辨率(位數(shù))、速度(數(shù)據(jù)吞吐率)、ac或dc信號輸入、精度(dc和ac)、等待時間(取樣周期開始和第一個有效數(shù)字輸出之間的時間)和電源電平。在輸出端(接口到微控制器或數(shù)字信號處理器)的重要參數(shù)包括串行或并行、處理器的輸入電壓電平、有效的電源電壓和功耗考慮。
大多數(shù)信號調(diào)理應(yīng)用采用逐次逼近(sar)或積分型adc。這兩種adc能很好地處理dc信號，而sar型adc對快速ac信號能提供更好的支持。sar轉(zhuǎn)換器是所有adc中最通用的，這種轉(zhuǎn)換器把高分辨率(高達
16位)和高吞吐能力結(jié)合在一起。
積分adc具有長操作時間，這是因為所用轉(zhuǎn)換方法的原因，但通過信號平均使其具有噪音低的特點。對于中頻ac信號，d-s轉(zhuǎn)換器是最好的選擇，因為它們具有高分辨率和高精度。d-s轉(zhuǎn)換器分辨率高達24位，但以降低速度為代價，其等待時間非常長。其他兩類adc—流水線和分段adc是高速器件，非常適合用于轉(zhuǎn)換高頻ac信號。
信號調(diào)理電路原理圖篇三
通信基本電路課程設(shè)計報告
設(shè)計題目：高頻小信號放大電路
專業(yè)班級
學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 教師評分
目 錄
一、設(shè)計任務(wù)與要求………………………………….………………………..2
二、總體方案…………….………………………….…………………………..2
三、設(shè)計內(nèi)容…………………………….………….…………………………..2 3.1電路工作原理………………………………..………………….……….3 3.1.1 電路原理圖……………………………………………………….3 3.1.2 高頻小信號放大電路分析……………......….……….………….3 3.2 主要技術(shù)指標(biāo)…………………………………...………….……………6 3.3仿真結(jié)果與分析……………………………………………..…….……10
四、總結(jié)及體會…………………………………………………………………12
五、主要參考文獻………………………………………………………………13
電路原理圖如圖1：
圖1高頻小信號諧振放大器multisim電路
分析電路：
（1）增益要高，即放大倍數(shù)要大。
（2）頻率選擇性要好，即選擇所需信號和抑制無用信號的能力要強，通常用q值來表示，其頻率特性曲線如圖2所示,帶寬bw=f2-f1= 2δf0.7，品質(zhì)因數(shù)q=f0/2δf0.7.
圖4 諧振放大器電路的等效電路
放大器在諧振時的等效電路如圖4所示，晶體管的4個y參數(shù)分別如下：
輸入導(dǎo)納：
輸出導(dǎo)納：
正向傳輸導(dǎo)納：
反向傳輸導(dǎo)納：
式中為晶體管的跨導(dǎo)，與發(fā)射極電流的關(guān)系為：
有關(guān)，其關(guān)系為：，為發(fā)射結(jié)電導(dǎo)，與晶體管的電流放大系數(shù)及。
為基極體電阻，一般為幾十歐姆；
為集電極電容，一般為幾皮法；
為發(fā)射結(jié)電容，一般為幾十皮法至幾百皮法。
圖5 小信號放大器分析電路 如上圖圖5所示，輸入信號分別用于測量輸入信號
由高頻小信 號發(fā)生器提供，高頻電壓表，與輸出信號的值。直流毫安表ma用于測量放大器的集電極電流ic的值，示波器監(jiān)測負(fù)載rl兩端輸出波形。表征高頻小信號諧振放大器的主要性能指標(biāo)有諧振頻率f0，諧振電壓放大系數(shù)avo，放大器的通頻帶bw及選擇性（通常用矩形系數(shù)kr0.1），采用圖5所示電路可以粗略測各項指標(biāo)。諧振放大器的性能指標(biāo)及測量方法如下。
(1)諧振頻率
放大器的諧振回路諧振時所對應(yīng)的頻率f0稱為諧振頻率。f0的表達式為：
式中，l為諧振放大器電路的電感線圈的電感量；的表達式為：
式中，為晶體管的輸出電容；
為晶體管的輸入電容。
為諧路的總電容，諧振頻率f0的測試步驟是，首先使高頻信號發(fā)生器的輸出頻率為f0，輸出電壓為幾毫伏；然后調(diào)諧集電極回路即改變電容c或電感l(wèi)使回路諧振。lc并聯(lián)諧振時，直流毫安表ma的指示為最小（當(dāng)放大器工作在丙類狀態(tài)時），電壓表
圖6放大器的頻率選擇性曲線
由bw得表達式可知：
通頻帶越寬的電壓放大倍數(shù)越小。要想得到一定寬度的通頻帶，同時又能提高放大器的電壓增益，由式可知，除了選用yfe較大的晶體管外，還應(yīng)盡量減少調(diào)諧回路的總電容量。
(4)矩形系數(shù)
諧振放大器的選擇性可用諧振曲線的矩形系數(shù)kr0.1來表示，如上圖所示，矩形系數(shù)kr0.1為電壓放大倍數(shù)下降到0.1avo時對應(yīng)的頻率范圍與電壓放大倍數(shù)下降到0.707 avo時對應(yīng)的頻率偏移之比，即
上式表明，矩形系數(shù)kr0.1越接近1，臨近波道的選擇性越好，濾除干擾信號的能力越強?？梢酝ㄟ^測量諧振放大器的頻率特性曲線來求得矩形波系數(shù)kr0.1。
(5)噪聲系數(shù)
信噪比：用來表示噪聲對信號的影響程度，電路中某處信號功率與噪聲功率之比稱為信噪比。信噪比大，表示信號功率大，噪聲功率小，信號受噪聲影響小，信號質(zhì)量好。
噪聲系數(shù)：用來衡量放大器噪聲對信號質(zhì)量的影響程度，輸入信號的信噪比與輸出信號的信噪比的比值稱為噪聲系數(shù)。在多級放大器中，最前面一、二級對
.有掃頻儀（波特圖示儀）得出放大器的頻率選擇性曲線圖如下：
由圖可知通頻帶bw=
得
五、主要參考文獻
[1]張肅文.高頻電子線路（第四版）[m].北京：高等教育出版社,2004 [2]張肅文.高頻電子線路（第五版）[m].北京：高等教育出版社,2009 [3]曾興雯，劉乃安，陳健.高頻電路原理與分析（第四版），西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2006
