隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,對微弱電流信號的檢測越發(fā)重要,其檢測技術(shù)更是被廣泛應(yīng)用在科學(xué)研究、物理學(xué)、電磁學(xué)等諸多技術(shù)領(lǐng)域,對推動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。這樣,作為測量用的電流表的地位就顯得舉足輕重,特別是高精度的微弱電流測量儀更是發(fā)揮著極其重要的作用。本課題利用微弱電流檢測技術(shù),設(shè)計了一款高精度的納安表,實現(xiàn)了對納安級微弱電流的高精度測量。論文首先對研究背景和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了介紹,然后根據(jù)納安表的設(shè)計要求提出了一種基于ARM+FPGA的納安表總體設(shè)計方案,并詳細介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、軟件設(shè)計及數(shù)據(jù)處理方法。本論文的具體工作內(nèi)容如下:1.納安表系統(tǒng)硬件設(shè)計。本課題將硬件系統(tǒng)分成若干個功能模塊進行單獨設(shè)計,最后將各功能模塊連接成一個完整的硬件系統(tǒng)。硬件電路設(shè)計主要包括數(shù)據(jù)處理及控制電路設(shè)計、信號調(diào)理電路設(shè)計、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計、通訊電路設(shè)計等。2.納安表系統(tǒng)軟件設(shè)計。包括上位機的人機交互軟件設(shè)計和下位機的測量及校準(zhǔn)軟件設(shè)計。3.系統(tǒng)測試與驗證。對測量系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)進行測試與驗證,同時給出系統(tǒng)測試的結(jié)果。通過對所研制納安表的測試,所設(shè)計的測量系統(tǒng)能穩(wěn)定顯示,量程手動、自動切換、設(shè)備... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

運放LMC6XXX輸入電壓噪聲-頻率關(guān)系圖

第三章納安表系統(tǒng)硬件設(shè)計373.5.2基準(zhǔn)電壓電路設(shè)計ADC的基準(zhǔn)電壓是ADC進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)電壓的抖動會直接引起ADC的轉(zhuǎn)換誤差，因此基準(zhǔn)電壓的精度和穩(wěn)定度直接影響著ADC的采樣精度。而溫漂和電源紋波又是影響電壓基準(zhǔn)穩(wěn)定性的兩個重要和主要因素。因此，設(shè)計一款高精度、低溫漂和低電源紋波的電壓基準(zhǔn)對于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言尤為重要。一方面，系統(tǒng)噪聲受基準(zhǔn)電壓的影響，另一方面，電壓基準(zhǔn)的確定也就決定了ADC采樣芯片的輸入電壓范圍。因此，需綜合考慮以上兩點選擇合適的基準(zhǔn)電壓。AD7768-4的基準(zhǔn)電壓可以取2.5V、4.096V、5V三種。圖3-12是在不同的基準(zhǔn)電壓下AD7768的INL（IntegralNonlinearity）誤差與輸入電壓的關(guān)系曲線[9]，每組差分通道在不同基準(zhǔn)電壓下的RMS噪聲特性曲線如圖3-13所示。圖3-12不同VREF下的INL誤差與輸入電壓的關(guān)系圖3-13不同VREF值下每組差分通道的RMS噪聲

第三章納安表系統(tǒng)硬件設(shè)計373.5.2基準(zhǔn)電壓電路設(shè)計ADC的基準(zhǔn)電壓是ADC進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)電壓的抖動會直接引起ADC的轉(zhuǎn)換誤差，因此基準(zhǔn)電壓的精度和穩(wěn)定度直接影響著ADC的采樣精度。而溫漂和電源紋波又是影響電壓基準(zhǔn)穩(wěn)定性的兩個重要和主要因素。因此，設(shè)計一款高精度、低溫漂和低電源紋波的電壓基準(zhǔn)對于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言尤為重要。一方面，系統(tǒng)噪聲受基準(zhǔn)電壓的影響，另一方面，電壓基準(zhǔn)的確定也就決定了ADC采樣芯片的輸入電壓范圍。因此，需綜合考慮以上兩點選擇合適的基準(zhǔn)電壓。AD7768-4的基準(zhǔn)電壓可以取2.5V、4.096V、5V三種。圖3-12是在不同的基準(zhǔn)電壓下AD7768的INL（IntegralNonlinearity）誤差與輸入電壓的關(guān)系曲線[9]，每組差分通道在不同基準(zhǔn)電壓下的RMS噪聲特性曲線如圖3-13所示。圖3-12不同VREF下的INL誤差與輸入電壓的關(guān)系圖3-13不同VREF值下每組差分通道的RMS噪聲

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]中國線性與開關(guān)電源的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J]. 呂天文.  電源世界. 2011 (12)
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[6]微弱信號的測量[J]. 胡誕康.  電子質(zhì)量. 2005(05)
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碩士論文
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[3]多通道數(shù)據(jù)采集驗證系統(tǒng)硬件研發(fā)[D]. 涂宏剛.浙江大學(xué) 2018
[4]手持式智能萬用表的設(shè)計[D]. 劉敏.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[5]多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 周顯.南京理工大學(xué) 2016
[6]LXI六位半數(shù)字多用表的硬件設(shè)計[D]. 李玲.電子科技大學(xué) 2012
[7]微弱電流信號檢測系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 閆行.中北大學(xué) 2011
[8]微弱電流檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 佘乾順.西北師范大學(xué) 2009
[9]電流測量電路的誤差補償和降噪技術(shù)的研究及應(yīng)用[D]. 胡軍柯.浙江大學(xué) 2008
[10]微電流檢測方法的研究[D]. 王衛(wèi)勛.西安理工大學(xué) 2007



本文編號：3611739