微弱信號(hào)檢測(cè)的前置放大電路設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中對(duì)微弱信號(hào)檢測(cè)的技術(shù)需求,論文設(shè)計(jì)了以電流電壓轉(zhuǎn)換器,儀表放大器和低通濾波器為主要結(jié)構(gòu)的微弱信號(hào)檢測(cè)前置放大電路。結(jié)合微弱信號(hào)的特點(diǎn)討論了電路中噪聲的抑制和隔離,提出了電路元件的選擇方法與電路設(shè)計(jì)中降低噪聲干擾的注意事項(xiàng)。本文利用集成程控增益儀表放大器pga202設(shè)計(jì)了微弱信號(hào)檢測(cè)前置放大電路,并利用微弱低頻信號(hào)進(jìn)行了測(cè)試,得到了理想的效果。 1、引言 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)主要是依據(jù)實(shí)時(shí)獲取的農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物信息，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行精確的灌溉、施 肥、噴藥，最大限度地提高水、肥和藥的利用效率，減少環(huán)境污染，獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和 生態(tài)效益[1]。農(nóng)田環(huán)境和農(nóng)作物信息的準(zhǔn)確獲取取決于可靠的生物傳感技術(shù)。如常規(guī)精準(zhǔn)灌 溉主要關(guān)注空氣的溫度、濕度和土壤的含水量，利用這些參數(shù)的變化控制對(duì)農(nóng)作物的灌溉， 而作物自身產(chǎn)生的一些信號(hào)能夠更準(zhǔn)確的反映其自身的生理狀況，通過(guò)檢測(cè)這些信號(hào)控制灌 溉可以使灌溉更精確。目前精準(zhǔn)灌溉技術(shù)正朝著以環(huán)境信息和農(nóng)作物生理信息相結(jié)合為控制 依據(jù)的方向發(fā)展，為此各種生物傳感器如植物電信號(hào)傳感器、植物莖流傳感器等應(yīng)運(yùn)而生。 但一般作物自身生理狀況產(chǎn)生的信號(hào)極其微弱，往往

基于嵌入式操作系統(tǒng)的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

可實(shí)現(xiàn)不同輸入通道的選擇。 (2)在整個(gè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中，前置放大電路的主要作用是將傳感器輸出的、和磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的微弱電壓信號(hào)放大。根據(jù)其要求，設(shè)計(jì)的前置放大電路采用了差動(dòng)放大的方式，電路如圖3所示。它具有高共模抑制比、輸入阻抗高、輸出阻抗低、失調(diào)小、溫漂小、線性好等優(yōu)點(diǎn)。 (3)磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)量時(shí)，磁場(chǎng)傳感器的感應(yīng)強(qiáng)度都會(huì)不同。要實(shí)現(xiàn)不同測(cè)量對(duì)象自適應(yīng)量程的切換，必須設(shè)計(jì)一個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)的模塊，而且放大倍數(shù)的范圍應(yīng)較廣?，F(xiàn)采用burr-brown公司的pga202／203程控儀表放大器，該芯片無(wú)需外圍芯片，而且pga202與pga203經(jīng)級(jí)聯(lián)可組成從l~8000倍的16種程控增益。放大范圍可滿足系統(tǒng)的需要。 (4)因磁場(chǎng)檢測(cè)時(shí)會(huì)受到環(huán)境中其它外部磁場(chǎng)的干擾而輸出偏移電壓，所以在電路設(shè)計(jì)中設(shè)有自動(dòng)調(diào)零電路，在每次儀器使用前進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)方法是在輸入端增加一個(gè)開(kāi)關(guān)，校準(zhǔn)時(shí)輸入直接接地，測(cè)量時(shí)輸入接傳感器。主控制器將接地時(shí)的輸出記錄在數(shù)據(jù)區(qū)中，并將此輸出作為零點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零。 (5)該儀器檢測(cè)的是交變磁場(chǎng)，所以對(duì)磁場(chǎng)的頻率檢測(cè)是必需的。實(shí)現(xiàn)方

利用SoC單片機(jī)的多功能數(shù)據(jù)采集卡

率為：，r1=r3=45kw和c1=c2=c3=0.1mf時(shí)，中心頻率為50hz；取r1=r3=45kw和c1=c2=c3=0.033mf時(shí)，中心頻率為150hz；取r1=r3=45kw和c1=c2=c3=0.02mf時(shí)，中心頻率為250hz。這樣就構(gòu)成三級(jí)陷波器，每級(jí)陷波器又受一單刀雙擲模擬開(kāi)關(guān)adg419控制，soc單片機(jī)可選擇將哪一級(jí)或哪幾級(jí)陷波器接入電路。該電路經(jīng)過(guò)測(cè)試與實(shí)際應(yīng)用，證明對(duì)50hz及其諧波具有極好的抑制能力。程控增益放大器程控增益放大器電路采用精密的可編程增益控制儀表放大器pga202，它具有較高的共模抑制比(增益為1時(shí)，cmrr優(yōu)于80db)，單位增益帶寬為1mhz。其可編程增益有×1、×10、×100和×1000四檔，受a0、a1兩引腳控制，將這兩個(gè)引腳接入soc單片機(jī)的i/o口，即能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)pga202增益的控制。c8051f020單片機(jī)內(nèi)部集成adcc8051f020內(nèi)部集成有12位的adc0，其轉(zhuǎn)換速率最大可達(dá)100ksps，與內(nèi)部8選1 mux結(jié)合起來(lái)使用，即可構(gòu)成8通道的adc。初始化adc0時(shí)，8051內(nèi)核對(duì)特殊功能寄存器amx0cf寫0x60、對(duì)adc0

基于嵌入式Linux的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)

可實(shí)現(xiàn)不同輸入通道的選擇。 (2)在整個(gè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中，前置放大電路的主要作用是將傳感器輸出的、和磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的微弱電壓信號(hào)放大。根據(jù)其要求，設(shè)計(jì)的前置放大電路采用了差動(dòng)放大的方式，電路如圖3所示。它具有高共模抑制比、輸入阻抗高、輸出阻抗低、失調(diào)小、溫漂小、線性好等優(yōu)點(diǎn)。 (3)磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行測(cè)量時(shí)，磁場(chǎng)傳感器的感應(yīng)強(qiáng)度都會(huì)不同。要實(shí)現(xiàn)不同測(cè)量對(duì)象自適應(yīng)量程的切換，必須設(shè)計(jì)一個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)的模塊，而且放大倍數(shù)的范圍應(yīng)較廣?，F(xiàn)采用burr-brown公司的pga202／203程控儀表放大器，該芯片無(wú)需外圍芯片，而且pga202與pga203經(jīng)級(jí)聯(lián)可組成從l~8000倍的16種程控增益。放大范圍可滿足系統(tǒng)的需要。 (4)因磁場(chǎng)檢測(cè)時(shí)會(huì)受到環(huán)境中其它外部磁場(chǎng)的干擾而輸出偏移電壓，所以在電路設(shè)計(jì)中設(shè)有自動(dòng)調(diào)零電路，在每次儀器使用前進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)方法是在輸入端增加一個(gè)開(kāi)關(guān)，校準(zhǔn)時(shí)輸入直接接地，測(cè)量時(shí)輸入接傳感器。主控制器將接地時(shí)的輸出記錄在數(shù)據(jù)區(qū)中，并將此輸出作為零點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零。 (5)該儀器檢測(cè)的是交變磁場(chǎng)，所以對(duì)磁場(chǎng)的頻率檢測(cè)是必需的。實(shí)現(xiàn)方

一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械實(shí)時(shí)特征提取及測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

dram同步緩存；（5）為dsp引導(dǎo)flash;（6）為sharc dsp;（7）為基于sport口的pc監(jiān)控調(diào)試接口；（8）為總線接口邏輯控制isp2;（9）為總線驅(qū)動(dòng)及隔離電路；（10）為afe及daq控制isp1;（11）為雙通道高精度串行adc（ad7710）；（12）為四通道串行dac（dac7614）；（13）為儀器底板總線接口。 該卡的主要功能是對(duì)應(yīng)變、壓阻、熱電阻傳感器橋路或熱點(diǎn)耦輸出的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行精密采集和實(shí)時(shí)處理，為實(shí)現(xiàn)1-10000倍的程控增益倍數(shù)，模塊采用一級(jí)放大pga202和ad7710內(nèi)嵌的二級(jí)pga（1-128倍）。四通道串行dac（dac7614）為各模擬通道提供調(diào)零信號(hào)；isp1實(shí)現(xiàn)pga/dac/adc的程控選擇；sdram為系統(tǒng)提供大容量高速同步緩存，rs485接口為高精度采集和處理模塊提供了與pc機(jī)進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)交互、與其他測(cè)控模塊實(shí)現(xiàn)高速同步互聯(lián)的通道，基于總線接口邏輯控制isp2和驅(qū)動(dòng)隔離部分，可以sport、多sharc dsp共享總線或hpi等方式建立起與零槽通信控制卡的通信控制和數(shù)據(jù)交換。 ◇ 大動(dòng)態(tài)范圍計(jì)數(shù)模擬前端程控調(diào)理與智能技術(shù)卡

自動(dòng)量程切換電路(PGA202)

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由PGA202與PGA203構(gòu)成的級(jí)連放大器

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數(shù)控增益編程儀器放大器PGA202／203原理及應(yīng)用

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輸出電流提升電路(PGA202、OPA633)

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具有緩沖衰減的增益提升電路(PGA202)

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集成濾波器MAX275在超聲檢測(cè)中的應(yīng)用

的輸出信號(hào)從4腳bpoa經(jīng)r5到b級(jí)的輸入14腳inb，b級(jí)帶通濾波的信號(hào)從18腳bpob輸出到下級(jí)的程控放大器。由于實(shí)際的電阻與計(jì)算出的電阻阻值間有教大的差異，得到的fo，q值也與設(shè)定值存在一定距離，但較之相同階數(shù)的運(yùn)算放大器和r、c組成的有源濾波器，max275可以得到更高的品質(zhì)因數(shù)q和理想的增益。本文中的硬件電路實(shí)測(cè)中心頻率為39.6khz，品質(zhì)因數(shù)為50。 針對(duì)遠(yuǎn)近幅值動(dòng)態(tài)范圍大于50db的回波信號(hào)，用普通的放大器很難得到這樣大的動(dòng)態(tài)范圍，因此選用了一片美國(guó)bb公司的集成數(shù)控增益放大器pga202。其數(shù)控增益倍數(shù)g為：1，10，100，1000，可由ttl電平或cmos電平控制，易與單片機(jī)接口，由于采用激光修正技術(shù)，使增益及失調(diào)無(wú)需外部調(diào)整。而且，其頻率響應(yīng)范圍很寬：g=1,10,100，為1mhz；g＝1000，為250khz。這樣，可以根據(jù)回波信號(hào)的不同幅度來(lái)選擇不同的增益，使回波幅度放大到能夠被檢測(cè)到的程度。 根據(jù)系統(tǒng)功能和理論分析，包絡(luò)檢波器加上雙門限比較檢測(cè)是最佳接收的結(jié)構(gòu)。由于換能器余振的影響，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)不能采用固定門限進(jìn)行比較，而采用檢測(cè)噪聲作為自適應(yīng)第一門限的時(shí)間檢測(cè)方

自動(dòng)量程切換電路(PGA202)

相關(guān)元件pdf下載：pga202 如圖所示為由pga202與比較器、計(jì)數(shù)器構(gòu)成的自動(dòng)量程切換電路。該電路采用比較器在輸出端與vout 進(jìn)行比較，當(dāng)vout >vref=10v時(shí),比較器輸出“降”信號(hào)，升/降計(jì)數(shù)器輸出2bit編碼pga202的a0、a1端，使pga202的增益下降；當(dāng)vout <[1kω/(1kω+10kω)]×10v=0.909v時(shí),比較器輸出“升”信號(hào)，升/降計(jì)數(shù)器輸出2bit編碼到pga202的a0、a1端，使pga202的增益增大；當(dāng)0.909v<vout<10v時(shí),增益保持不變。

PGA202構(gòu)成的增益自動(dòng)可控?fù)Q擋放大器電路圖

如圖所示為增益自動(dòng)可控?fù)Q擋放大電路。該電路由四部分組成：放大單元電路(由增益可編程儀用放大集成芯片pga202組成)、加減計(jì)數(shù)器單元、雙向比較器單元和10v基準(zhǔn)電壓源。pga202的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示于圖(b)，其增益可由ttl電平進(jìn)行控制，這種集成芯片很容易與單片機(jī)接口。pga202為場(chǎng)效應(yīng)管輸入型并包含跨導(dǎo)電路，能實(shí)現(xiàn)在不同增益時(shí)其帶寬幾乎不變。pga202的增益大小受增益控制端ao(引腳l)和a1(引腳2)的ttl電平高低而定，其控制邏輯關(guān)系見(jiàn)下表1。 圖1 pga202構(gòu)成的增益自動(dòng)可控?fù)Q擋放大器電路圖 表1 其控制邏輯關(guān)系表 pga202集成芯片的主要參數(shù)： 來(lái)源:university

PGA202失調(diào)電壓校正電路

相關(guān)元件pdf下載：pga202 如圖所示為pga202的失調(diào)電壓校正電路。pga202的失調(diào)電壓校正電路分別對(duì)輸入失調(diào)電壓和輸出失調(diào)電壓進(jìn)行校正。由于pga202有4種增益，在不同的增益時(shí)輸入失調(diào)電壓稍有不同，50kω電位器用于校正輸入失調(diào)電壓；輸出失調(diào)電壓采用10kω電位器校正。由運(yùn)放opa602組成電壓跟隨器，低阻輸出到4腳。調(diào)整方法：在輸出端12腳接一個(gè)電壓表，短接pga202的7、8腳使vin=0，分別反復(fù)調(diào)節(jié)50kω和10kω電位器，使輸出端電壓表指示為零即可。

交流耦合差動(dòng)放大器(PGA202)

相關(guān)元件pdf下載：pga202 如圖所示為由pga202構(gòu)成的交流耦合差動(dòng)放大器。該電路在pga202的輸入端加上2個(gè)1μf電容和2個(gè)1mω電阻，組成頻率在0.16hz以上的高通交流耦合電路，輸入的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)pga202差分放大后輸出。

PGA202／203數(shù)字控制可編程增益儀表放大器

相關(guān)元件pdf下載：pga202 pga203 pga202是數(shù)字控制可編程增益g=1、10、100、1000的單片儀表放大器，pga203提供的增益g=1、2、4、8。兩者均有與cmos或ttl。兼容的輸入，便于與微處理器接口。兩者都有fet輸入和一種新的跨導(dǎo)電路，使得在帶寬內(nèi)的增益幾乎保持常數(shù)。增益和失調(diào)電壓采用激光校正，使用時(shí)無(wú)需外部元件。pga202／203采用陶瓷封裝和塑料封裝兩種形式，陶瓷封裝可在整個(gè)工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)工作，塑料封裝可在整個(gè)商業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)工作。其引腳排列如圖所示。等效電路：

我還是懷著一線希望

我還是懷著一線希望搞了好長(zhǎng)時(shí)間超聲波測(cè)距，收發(fā)電路一直沒(méi)有搞好，由于是開(kāi)發(fā)一個(gè)儀器，成本不是太大的問(wèn)題，但穩(wěn)定性要好，參考了《電子技術(shù)應(yīng)用》2004年的一篇文章，發(fā)射150伏（vpp)20kc脈沖到探頭，再用pga202儀表放大器作為前級(jí)，外加帶通濾波和放大級(jí)，總放大倍數(shù)最大可達(dá)40000，希望達(dá)到10米的可靠測(cè)量，沒(méi)有成功，信號(hào)總是不穩(wěn)定，干擾很嚴(yán)重，實(shí)在是搞不好，都想放棄了。我知道很多資料介紹的一般的測(cè)距電路對(duì)我沒(méi)有用，可真正高手調(diào)出的電路又舍不得拿出來(lái)，畢竟都是花了心血的，我倒是學(xué)模擬電路，但近10年來(lái)都在數(shù)字電路里面混，模擬部分搞不好，哪位有這樣的超聲波收發(fā)電路，真正能用的話我可以付點(diǎn)費(fèi)用。是不是認(rèn)為我在說(shuō)漂亮話？

請(qǐng)問(wèn)A/D卡硬件增益是什么意思？

請(qǐng)問(wèn)a12345678ga1 ga0 增益（pga203） 增益（pga202）0 0 1 10 1 2 101 0 4 1001 1 8 1000這是一個(gè)a/d卡的pga增益表，其中g(shù)a1，ga0都是一位，那么是不是說(shuō)這兩個(gè)pga不是級(jí)聯(lián)的，因?yàn)閺谋砩峡闯?，如果是?jí)聯(lián)的，只能有1、20、400、8000這四種增益，我要1000的增益該如何？