數(shù)據(jù)采集技術(shù)在電子通信、聲吶探測、光磁學(xué)分析等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。近年來,隨著上述領(lǐng)域的不斷發(fā)展,對數(shù)據(jù)采集技術(shù)的精度要求越來越高,弱電、弱磁、微光、微聲等微弱信號的檢測成為了數(shù)據(jù)采集技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。本論文主要針對微伏(μV)級微弱電壓信號,將實(shí)現(xiàn)寬頻帶(100kHz)微弱信號的高精度采集(直流精度0.2?FSR,交流精度2?FSR)作為課題的主要目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),本文將窄帶濾波器與可調(diào)帶通濾波器相結(jié)合,設(shè)計(jì)了基于LRC諧振電路的可調(diào)帶通濾波器,并采用自適應(yīng)濾波算法作為可調(diào)濾波器的控制算法,提出了基于自適應(yīng)濾波的微弱信號采集方案�；诖朔桨�,本論文進(jìn)行的主要工作如下:1、根據(jù)設(shè)計(jì)需求,確定了系統(tǒng)指標(biāo),給出了總體設(shè)計(jì)方案和模塊劃分,明確了以經(jīng)典濾波與自適應(yīng)濾波結(jié)合的濾波電路設(shè)計(jì);2、使用可變增益放大器(VGA)、Sigma-Delta型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、可編程門陣列(FPGA)、靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM)等器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì),明確了器件選型,并結(jié)合器件特性,編寫了對應(yīng)的Verilog代碼;3、為遏制寬帶噪聲,提高自適應(yīng)濾波模塊的選頻特性,基于LRC諧振電路設(shè)計(jì)了低頻段可調(diào)帶通濾波器結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)借助新型可調(diào)電容器實(shí)現(xiàn),解決了變?nèi)荻䴓O管控制通道與信號通道共用所導(dǎo)致的頻率偏移問題,降低了信號失真率;4、由于單個可調(diào)電容器調(diào)節(jié)范圍有限,為避免大規(guī)模電路并聯(lián),降低自適應(yīng)濾波電路復(fù)雜度,采用頻帶分段方式和多路復(fù)用思想進(jìn)行電路設(shè)計(jì),提高了器件利用率,減小了硬件體積,縮減了實(shí)現(xiàn)成本。在完成上述設(shè)計(jì)工作基礎(chǔ)上,結(jié)合各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了分析與測試,驗(yàn)證了本課題設(shè)計(jì)的可行性,測試結(jié)果也證明了本設(shè)計(jì)能夠在100kHz帶寬下實(shí)現(xiàn)μV級信號的高精度采集。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP274.2;TN713
【部分圖文】：

第三章 采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)波的輸入損耗①較大，信號容易失真。同時由于缺少運(yùn)算放波器的濾波參數(shù)容易隨著負(fù)載的變化而發(fā)生變動，因而對適用[31]。不過對于直流電源的整流濾波這類功率電路而言的[31]。，由于大電容和大電感并不易得（主要是由于大電感、電成），因此在實(shí)際使用中更多地構(gòu)建“T”型或“π”型多級本設(shè)計(jì)所采用的多級電源濾波網(wǎng)絡(luò)就如圖 3-3 所示。

圖 3-4 共模濾波電路圖中，C1、C4 為差模電容，或稱 X 電容（由于其接在兩條信號線路之一個 X 而得名[30]），容量通常在 0.01μF 到 0.47μF 之間[33]。R1、R2 是安是為了在輸入斷開的情況下，為 X 電容提供放電回路，避免由于電容放對應(yīng)端口長時間帶電[33]。C2 和 C3 為共模電容，或稱 Y 電容（由于其接號線路和地線之間，形如一個 Y 而得名[30]），通常成對使用。由于漏電，此電容的數(shù)值不宜過大，通常為 nF 級，否則容易引起漏電①。除安全慮外，這兩組電容還有抑制干擾的作用，X 電容抑制差模干擾②，Y 電容模干擾③（二者提供了使差、共模干擾信號被旁路的最短路徑），這也是字的由來。L1、L2 為共模扼流圈的上的兩條線圈，他們是以同一繞向纏繞在鐵氧體一對線圈，電感值較大，約有幾個毫亨，該扼流圈對于共模干擾電流有作用[34]。因?yàn)楫?dāng)共模干擾進(jìn)入系統(tǒng)時，由于線圈繞向相同，兩個線圈上場也同向，即磁通疊加。此時的電感 L 可由式(3-1)計(jì)算，式中 表示當(dāng)

無源濾波和有源濾波。無源濾波結(jié)構(gòu)簡單。不過無源濾波器的通帶增益和截使得實(shí)際濾波特性不滿足高精度信號處理需絡(luò)的輸入阻抗不夠大而輸出阻抗又不夠小，。就是為了應(yīng)對這一問題而產(chǎn)生的。有源濾波間插入了一個高輸入阻抗、低輸出阻抗的隔的有源濾波器即是在無源濾波網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載之影響濾波網(wǎng)絡(luò)的目的。源濾波模型有三種：切比雪夫型濾波器、貝者在截止頻率附近表現(xiàn)出不同的幅頻特性：截止頻率附近最陡，但是存在峰值；貝塞爾有三者最好的過渡特性，但在截止頻率附近型濾波器的幅頻特性曲線無峰值，通頻帶曲調(diào)遞減，陡度介于切比雪夫?yàn)V波器和貝塞爾
【參考文獻(xiàn)】

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1 張紅梅;韓萬剛;;一種新的變步長LMS自適應(yīng)濾波算法研究及其應(yīng)用[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2015年08期

2 楊桂芹;徐紅莉;寧寰宇;;基于子帶分解的DFRFT自適應(yīng)濾波語音增強(qiáng)算法[J];測控技術(shù);2014年03期

3 王翀;蔣鴻;;基于LDO電荷泵的快速瞬態(tài)響應(yīng)的DC-DC電源[J];電力自動化設(shè)備;2013年06期

4 徐艷;李靜;;基于LMS算法與RLS算法的自適應(yīng)濾波[J];電子設(shè)計(jì)工程;2012年12期

5 寧小玲;劉忠;馮成旭;羅欽發(fā);;快速收斂變換域自適應(yīng)濾波算法[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2011年03期

6 陳衛(wèi)東;王長煥;解靜;;基于自適應(yīng)濾波的寬帶陣列信號處理技術(shù)[J];無線電通信技術(shù);2009年05期

7 朱義勇;姚富強(qiáng);朱勇剛;王厚生;李永貴;;一種新穎的變步長仿射投影算法[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2009年04期

8 于正坤;;如何設(shè)計(jì)一個可靠的電源[J];科技資訊;2006年17期

9 楊繼深;共模干擾和差模干擾[J];安全與電磁兼容;2002年02期

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3 聶春燕;混沌理論及基于特定混沌系統(tǒng)的微弱信號檢測方法研究[D];吉林大學(xué);2006年

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3 吳振淇;自適應(yīng)濾波法消除開關(guān)電源紋波對射頻接收機(jī)影響的研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

4 李震;基于FPGA的微弱信號采集與分析方法的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2014年

本文編號：2890287