信号产生与检测电路
声音检测电路原理
声音检测电路原理
声音检测电路是一种用于检测环境中声音的电路。
其原理是将声音信号转换为电信号，然后通过电路进行信号放大和处理，最终输出一个与声音强度相关的电压或电流信号。
声音检测电路通常由以下几个基本组件组成：
1. 麦克风：用于捕捉环境中的声音信号。
当声音信号进入麦克风时，麦克风内部的膜片会受到声音的振动而产生相应的电压信号。
2. 电容器：将麦克风输出的电压信号转换为电流信号。
电容器通过和麦克风连接，可以将麦克风输出的电压信号转换为电流信号，以便后续的处理。
3. 放大器：用于放大电容器输出的电流信号。
由于麦克风输出的信号较弱，需要经过放大器进行放大，使得信号能够达到适合后续处理的强度。
4. 滤波器：用于滤除不需要的频率分量。
声音信号中可能包含各种频率的成分，而有些频率对于声音检测并不重要，因此需要通过滤波器将这些不需要的频率分量滤除，以便更好地检测声音的强度。
5. 检测电路：用于检测声音信号的强度。
检测电路可以将经过滤波器处理后的电信号转换为与声音强度相关的电压或电流信号，并输出给用户进行进一步的处理或显示。
总之，声音检测电路通过将声音信号转换为电信号，并进行放大和处理，最终输出一个与声音强度相关的电压或电流信号，实现对环境中声音的检测和测量。
信号产生电路
C 0.01μF
R
10kΩ
10kΩ
Au
随之下降至 Au 3 ， Uo
（2）由选频网络可求得振荡频率为
1 1 f0 Hz 1.59kHz 3 6 2 RC 2 10 10 0.0110
（3）R2影响输出电压的波形和幅度。为了保证起振，须满足
R2﹥2R1- R3,若R2过小，电路会停振；R2略大于2R1- R3，起 振后的输出振荡幅度较小，但输出波形比较好；若R2增大， 输出电压幅度跟着增大，失真也增大，当 R2﹥2R1时，将 ，
相频特性为：
0 f arctan 0 3
由此可作出 Fu 的幅频特性和相频特性的曲线图分别为
+90°
00
幅频特性为：
-90°
1 F 由图可见，当 时， u 3 ，即 0
1 U 2 U1 3
，f 0，
从图中可以看出，RC串联支路， RC并联支路，R1支路，RF支路，刚好 构成一个文氏电桥的四个臂，运算放 大器的输入端和输出端分别跨接在电 桥的对角线上，故把这种振荡电路称 为RC桥式振荡电路，也称之为文氏桥 式振荡电路，如图（b）所示。
热敏电阻
＋ U id －
（b）文氏电桥
.
＋
U od
.
（a）RC桥式正弦波振荡电路
2.振荡的平衡条件和起振条件 1）振荡的平衡条件
由以上的分析可知，振荡的平衡条件包括振幅平衡条件 和相位平衡条件： （1）振幅平衡条件（幅度平衡条件）
Au Fu 1
即在振荡闭环正反馈环中，环路总的传输系数应该等于1，使反馈 电压与输入电压大小相等。
（2）相位平衡条件
a f 2n (n 0,1, 2, )
第3章信号产生与变换电路的分析与制作4
下午3时25分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
方法3：教师评价 注意听取老师的评价也是检验学习效果的一个很好方法。 老师对学生的评价是多方面，主要有如下几方面： （1）课堂讲课与提问。 （2）作业的布置与批改。 （3）电路制作与报告。 （4）单元测试与评价。 这里再次提醒，今后工作中对每个人的表达能力、写作 能力、归纳评价能力与动手操作能力相比同样重要。所以在 学习中需要加强这方面的训练和培养。
O
–UZ UREF
特点：
1) 工作在非线性区 2) 不存在虚短 (除了uI = UREF 时) 3) 存在虚断
下午3时25分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
六、非正弦波振荡电路 1. 产生方波振荡的基本原理
当施密特触发器输出高(低)电平时，电容 C 的充电方向不同， 每当 uC 超过上(下)门限电压时，施密特触发器的输出电平 就发生跳变，使电容改变充电方向，于是形成 uO 周而复始 的高、低电平跳变，即方波振荡。
RE
1 f0 2 LC
RB1
RB2
CE
+VCC
电感三点式
CB RB2 RE
V
C1 CE
L1
L2
C
下午3时25分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
f0
1 2 LC 1 2 ( L1 L2 2 M )C
+VCC
V
电容三点式
RB1 CB RB2
f0
1 2 LC
下午3时25分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
下午3时25分
6章信号产生与变换电路
1 f0 2 LC
振荡频率仅取决于电感L和电容C，与C1、C2和管子的极 间电容关系很小，因此振荡频率的稳定度较高，其频率稳定 度的值可小于0.01％。再高的稳定度 时，要用晶体振荡器。
6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路
1．石英晶体的基本知识
（1）压电特性
在石英晶片两极加一电场，晶片会产生机械变形。相 反，若在晶片上施加机械压力，则在晶片相应的方向上会 产生一定的电扬，这种现象称为压电效应。一般情况下， 晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅都非常小，只有在 外加某一特定频率交变电压时，振幅才明显加大，这种现 象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。上述 特定频率称为晶体的固有频率或谐振频率。
三角波振荡电路 锯齿波振荡电路
6.1 正弦波振荡电路
在科学研究、工业生产、医学、通讯、测量、自 控和广播技术等领域里，常常需要某一频率的正弦波 作为信号源。例如，在实验室，人们常用正弦波作为 信号源，测量放大器的放大倍数，观察波形的失真情 况。在工业生产中， ，应用高频正弦信号可以进行感 应加热，利用超声波可以探测金属内的缺陷；在医疗 仪器中，利用超声波可以检测人体内器官的病变。在 通讯和广播中更离不开正弦波。可见，正弦波应用非 常广泛，只是应用场合不同，对正弦波的频率、功率 等的要求不同而已。 正弦波振荡电路又叫正弦波产生电路。
为了减少管子的极间电容对振荡频率的影响，可在电感 L支路中串接电容C，使谐振频率主要由L和C决定，而Cl和 C2只起分压作用。
电容三点式改进电路
+VCC Rb1 Cb C1 Rb2 Ce uf Re C2 L
Rc
1 f0 2 LC
1 1 1 1 1 C C C1 C2 C
1．石英晶体的基本知识 （2）等效电路
简易信号发生与检测电路设计
课程设计报告课程名称：电子技术基础报告题目：简易信号发生与检测电路设计学生姓名：所在学院：专业班级：学生学号：指导教师：2013年6月28日电子技术课程设计任务书一、设计要求1.设计一个由集成运算放大器和晶体管放大器组成的简易信号发生器，要求能产生方波、三角波、正弦波。
2. 用小规模数字集成电路设计一个计数器，要求能对简易信号发生器产生方波、三角波、正弦波进行计数。
3.每小组应同时完成1、2两部分电路。
设计的信号发生器产生方波、三角波、正弦波能用示波器检测验证，设计的计数器对信号发生器产生方波、三角波、正弦波进行计数应与专用仪器检测数据一致。
二、技术要点1. 信号发生器部分技术要点系统图如下：要求：(1)输出波形正弦波、方波、三角波。
(2)频率范围频率范围1HZ~10HZ,10HZ~100HZ。
(3)输出电压方波的输出电压峰峰值为10V, 三角波峰峰值、正弦波峰峰值>1v.(4)波形特性表征正弦波特性的参数是非线性失真r1,一般要求r1<3%：表征三角波特性的参数是非线性系数是 r2,一般要求r2<2%；表征方波的参数是上升时摘要信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号（低频）。
除具有电压输出外，有的还有功率输出。
所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。
另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。
低频信号发生器的原理：系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。
pd光电检测电路
pd光电检测电路光电检测电路（Photodetection Circuit）是一种能够将光信号转化为电信号的电路。
PD（Photodiode）光电二极管作为光电转换元件，广泛应用于光通信、光电测量、光电控制等领域。
本文将介绍PD光电检测电路的原理和应用。
一、光电检测电路的基本原理光电检测电路的基本原理是将光信号转化为电信号。
光信号通过PD光电二极管被吸收，产生电流信号。
为了测量该电流信号，需要将其转化为电压信号。
常见的电流-电压转换电路是采用电阻进行转换，通过欧姆定律，将电流转化为电压。
二、PD光电检测电路的组成PD光电检测电路主要由PD光电二极管、电阻和运放构成。
PD光电二极管负责将光信号转化为电流信号。
电阻用于转换电流信号为电压信号。
运放作为放大器，将信号放大后输出。
三、PD光电检测电路的应用PD光电检测电路广泛应用于光通信、光电测量和光电控制等领域。
1. 光通信在光通信系统中，PD光电检测电路用于接收来自光纤的光信号，将其转化为电信号后进行处理和放大。
这一过程中，PD光电检测电路的性能直接影响通信系统的传输质量和稳定性。
2. 光电测量PD光电检测电路在光电测量中具有重要应用。
例如，使用PD光电检测电路可以测量光源的亮度、光源的光谱分布等。
同时，PD光电检测电路也可以应用于光辐射剂量测量、光谱分析和光学成像等领域。
3. 光电控制PD光电检测电路可用于光电控制系统中，实现对光源的控制。
通过检测光信号的强度，可以根据设定阈值进行光源的开关控制。
这在一些自动化控制系统中具有重要意义。
四、PD光电检测电路的优化和改进为了提高PD光电检测电路的性能，可以采取以下优化和改进措施：1. 选择合适的PD光电二极管。
不同类型的PD光电二极管具有不同的特性，如暗电流、响应速度等，根据具体的应用需求选择合适的PD光电二极管。
2. 调整电阻数值。
电阻数值的选择对电流-电压转换和信号放大都具有影响，需要根据具体情况进行调整。
测频电路的基本原理是什么
测频电路的基本原理是什么测频电路是一种用来测量电信号频率的电路。
它可以通过将输入信号与一个相比较的参考信号进行比较，从而确定输入信号的频率，并通过输出某种形式的数值来表示。
测频电路的基本原理是利用周期性信号在时间上的规律性。
周期性信号是指电压或电流随着时间的变化而重复出现的信号，如正弦波、方波、脉冲等。
周期性信号的特点是具有一定的频率和幅度。
测频电路的实现基于以下几个关键步骤：1. 信号输入：测频电路通常需要从待测信号源中提取输入信号。
这可以通过传感器、天线、信号发生器等方式实现。
2. 参考信号生成：测频电路需要一个用来比较输入信号的参考信号。
常见的参考信号包括晶振、时钟信号、稳定频率源等。
一般情况下，参考信号的频率应该远高于待测信号的频率。
3. 比较与计数：输入信号与参考信号经过比较，然后利用计数器记录两个信号的相位差。
当输入信号与参考信号相位差为零时，表示两个信号频率相等；当相位差不为零时，利用计数器记录相位差，并根据相位差的大小进行相应的频率测量。
4. 数值显示：测频电路通常会有一个显示单元，将测得的频率值以数字形式进行显示。
常见的数值显示器包括数码管、液晶显示屏等。
基于以上的基本原理，测频电路可以通过不同的实现方式得到不同的测频电路类型，比如计数型测频电路、周期测量型测频电路和频率合成型测频电路等。
不同的测频电路类型有不同的特点和适用范围。
在实际应用中，测频电路被广泛应用于许多领域。
例如，通信系统中的频率合成器，音频系统中的频谱分析仪，雷达系统中的频率测量以及科学实验中的信号分析等。
测频电路的发展与应用使得我们能够更准确、快速地对电信号的频率进行测量与分析，为各种领域的研究与应用提供了重要的工具。
信号发生器原理图
信号发生器原理图信号发生器是一种用来产生各种类型信号的电子设备，它在电子测试、通信、音频等领域有着广泛的应用。
信号发生器的原理图是其设计和制造的基础，了解信号发生器原理图对于理解其工作原理和性能特点非常重要。
信号发生器原理图主要包括以下几个部分，振荡器、调制电路、输出电路和控制电路。
振荡器是信号发生器的核心部件，它负责产生基本的信号波形，如正弦波、方波、三角波等。
调制电路用于对基本波形进行调制，例如调幅、调频、调相等。
输出电路则负责将调制后的信号输出到外部设备，如示波器、频谱分析仪等。
控制电路则用于控制信号发生器的工作状态和参数设置。
在信号发生器原理图中，振荡器是最关键的部分。
它通常由集成电路或晶体管构成，其工作原理是利用正反馈使得电路产生自激振荡。
振荡器的稳定性和频率范围是评价信号发生器性能的重要指标，因此在设计原理图时需要特别注意振荡器的参数选择和电路布局。
调制电路在信号发生器原理图中的作用也非常重要。
它可以实现对基本波形的调制，从而产生各种不同类型的调制信号。
例如，调幅电路可以实现对正弦波的幅度调制，调频电路可以实现对正弦波的频率调制，调相电路可以实现对正弦波的相位调制。
调制电路的设计需要根据具体的调制要求进行，同时需要考虑调制后信号的失真和稳定性等问题。
输出电路则需要考虑信号发生器的输出阻抗匹配、输出功率和波形质量等问题。
通常情况下，信号发生器的输出电路会包括缓冲放大器、滤波器和功率放大器等部分，以确保输出信号的稳定性和质量。
控制电路则包括信号发生器的参数设置、工作状态控制和外部接口等部分。
通过控制电路，用户可以对信号发生器进行频率、幅度、相位等参数的设置，同时可以实现信号发生器的远程控制和数据通信等功能。
综上所述，信号发生器原理图是信号发生器设计的基础，它涉及到振荡器、调制电路、输出电路和控制电路等多个方面。
在设计原理图时，需要充分考虑各个部分的性能指标和相互之间的协调，以确保信号发生器具有良好的性能和稳定性。
基于QuartusⅡ顺序脉冲发生器与序列信号产生、检测器的仿真设计
基于QuartusⅡ顺序脉冲发生器与序列信号产生、检测器的仿真设计2011级通信工程一班刘志鹏一、实验目的1、进一步熟悉QuartusⅡ的使用方法2、加深对用QuartusⅡ进行仿真的认识3、通过仿真和对比之前实验中用实际芯片组成的功能电路，认识QuartusⅡ的优点和实用性二、实验原理、过程与结果1、顺序脉冲发生器（1）功能电路图（2）设计思路、原理利用三个JK触发器（74109）实现异步八进制循环计数，利用其三个输出端作3-8译码器（74138）的输入端，实现随着CLK信号，译码器经过反向器输出为并行的顺序脉冲输出。
由于在之前实际电路中已经做过相关具体的分析，故在此不做赘述。
（3）实现结果设置输入波形为CLK信号，使用QuartusⅡ进行波形的仿真，仿真结果如下图所示：（4）结果分析从仿真波形中可以看出，随着CLK信号上升沿的出现，y1-y7不断的进行脉冲信号的更迭。
并且对比之前做过的顺序脉冲发生器的实际电路，不难发现实验结果相同。
2、序列信号发生器与检测器（1）功能电路图（2）设计原理、思路a.序列信号发生器部分使用2-5-10计数器（7490）实现5进制置零计数，然后将计数输出送入8选1数据选择器（74151）的地址输入端。
这样就会实现D0~D4的循环输出。
之后将“D0D1D2D3D4”接成“10110”，则在数据选择器输出端Y上输出“10110”的序列信号。
由于在之前实际电路中已经做过相关具体的分析，故在此不做赘述。
B.序列信号检测器部分使用两个D触发器(74175)实现对输入的存储，当触发器0D和1D分别存储“1”、“1”，后，输入端再输入一个信号“0”时，输出高电平。
（3）实现结果设置输入波形为CLK信号，使用QuartusⅡ进行波形的仿真，仿真结果如下图所示：（5）结果分析从仿真波形中可以看出，随着CLK信号上升沿的出现，数据选择器的输出为10110，而且当数据选择器的输出出现110后，序列信号检测器的输出为高电平。
如何进行电路的信号合成和分析
如何进行电路的信号合成和分析在电子技术领域，信号合成和分析是非常重要的技术。
通过合成不同的信号，我们可以实现电路的各种功能；而通过分析信号，我们可以了解电路的性能以及可能存在的问题。
本文将介绍如何进行电路的信号合成和分析。
一、信号合成信号合成是将不同的信号组合成一个完整的信号的过程。
通过合成不同频率、振幅和相位等参数的信号，我们可以实现各种电路的功能。
以下是一些常用的信号合成方法：1. 正弦波合成：正弦波是一种基本的周期信号，可以通过变换其频率、振幅和相位来合成不同的信号。
在电子电路中，正弦波合成常用于产生音频信号、交流电源等。
2. 方波合成：方波是一种具有等占空比的脉冲信号。
通过调节脉冲宽度和频率，可以合成各种需要的方波信号，如脉冲宽度调制（PWM）信号。
3. 脉冲合成：脉冲信号可以通过调节脉冲宽度、频率和幅值来合成。
脉冲信号广泛应用于数字电路、通信系统等领域。
4. 合波器合成：合波器可以将多个输入信号进行线性加权合成，输出为一个信号。
这种合成方法广泛应用于混音器、音频处理等领域。
二、信号分析信号分析是对电路中的信号进行分析和评估，以了解电路的性能和可能存在的问题。
以下是一些常用的信号分析方法：1. 频谱分析：频谱分析是对信号的频率成分进行分析的方法。
通过使用频谱仪或傅里叶变换等工具，可以将信号分解为不同频率的分量，了解信号的频率特性。
2. 时域分析：时域分析是对信号的时间变化进行分析的方法。
常用的时域分析工具包括示波器和数字存储示波器，通过观察信号在时间上的波形变化，可以了解信号的幅度、频率和相位等特性。
3. 调制分析：调制分析是对调制信号及其载波信号进行分析的方法。
通过分析调制信号的频谱和幅度调制比等参数，可以了解调制信号的调制程度以及可能存在的失真问题。
4. 频率响应分析：频率响应分析是对电路的频率特性进行分析的方法。
通过输入不同频率的信号，并测量输出信号的幅度和相位等参数，可以绘制出电路的频率响应曲线，了解电路的放大或衰减特性。
微弱信号检测的前置放大电路
针对精准农业中对微弱信号检测的技术需 求，本ppt设计了以电流电压转换器，仪表 放大器和低通滤波器为主要结构的微弱信 号检测前置放大电路。结合微弱信号的特 点讨论了电路中噪声的抑制和隔离，提出 了电路元件的选择方法与电路设计中降低 噪声干扰的注意事项。本文利用集成程控 增益仪表放大器PGA202 设计了微弱信号 检测前置放大电路，并利用微弱低频信号 进行了测试，得到了理想的效果。
4、电路的设计与实现
综合考虑微弱信号检测的需要和市场上芯片的供应情况， 本文选用PGA202 搭建仪表放大器，对微弱信号检测前 置放大电路进行了整体设计。
4.1 PGA202 简介 这里所选用的PGA202 是由BURR-BROWN 公司生产的，
PGA202 是一种程控仪表放大器，它内部集成了程控的 增益改变逻辑电路。由于省去了增益控制部分，利用 PGA202 搭建仪表放大器可以使电路结构得到很大的简 化，并且它的放大倍数稳定精确，为后续的数据处理提供 了方便。PGA202 的内部结构如图3。
电路中的仪表放大级通常设计为程控放大倍数的结构，通过程控开关 调整反馈电阻的大小，从而改变放大倍数。为了对数字电路和模拟电 路进行隔离，程控开关选用光偶开关。为了提高仪表放大器的性能， 可以选用集成仪表放大器。很多公司提供了不同类型的集成仪表放大 器，如INA127，它内部集成了仪表放大器的主要结构，有很好的对 称性，可通过改变外接电阻的大小改变放大倍数。PGA202 是一款可 程控放大倍数的仪用放大器，应用它可以简化电路结构，但PGA202 需要搭建差分输入级，这样就降低了共模抑制能力。2007 年末ADI 公司推出的AD8253 芯片集以上两种芯片的优点于一身，不但集成 了完整的仪表放大电路，还集成了程控放大倍数的逻辑电路，是微弱 信号检测前置放大电路的理想选择。
模电第七章07信号处理电路
正弦波振荡信号的频率范围：一赫以下至几百 兆赫。
3
正弦波振荡电路的应用
1. 作为信号源，广泛用于量测、自动控制、通讯、 广播电视及遥控等方面。 2. 作为高频能源，用于高频感应加热、冶炼、淬 火以及超声波焊接等工业加工方面。
放大电路中存在噪声即瞬态扰动，这些扰动可分 解为各种频率的分量，其中也包括有fo分量。 选频网络：把fo分量选出，把其他频率的分量
衰减掉。这时，只要：
|AF|>1，且A+ B =2n，即可起振。
9
问题2：如何稳幅？
起振后，输出将逐渐增大，若不采取稳幅，这 时若|AF|仍大于1，则输出将会饱和失真。
RC移相式正弦波振荡电路
三、用分立元件组成的RC振荡器
+
RF
R
R1
R–C1 R2
C +
C1 + – + T1 C2
R
C
+
RE1 R3
+UCC
RC2 +
+
– –
+
T2
C3
+
RE2 CE
RC网络正反馈，RF、RE1组成负反馈，调整到合
适的参数则可产生振荡。
30
7.1.4 LC 振荡电路
1 .变压器反馈式振荡电路 2 .三点式振荡电路
• 电路组成
放大电路: 三极管共发射极放大电路 选频网络:
LC并联回路作为共发射极放大电路三 极管的集电极负载，起选频作用
反馈网络:
由变压器副边绕组N2上的电压 作为反馈信号
• 用瞬时极性法分析振荡相位条件
第3章信号产生与变换电路的分析与制作1
（a）
下午3时24分
（b） （c） 图3.2.3 LM741集成运算放大器
（d）
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
介绍2：集成运放的性能参数
运算放大器本质上是一个高电压增益、高输入电阻和低 输出电阻的直接耦合多级放大电路，因它最初主要用于模拟 量的数学运算而得此名。 运算放大器要有直流电源才能工作，大多数集成运算 放大器需要两个直流电源供电，在7和4两个端子分别接到 正电源＋VCC和负电源－VEE，一般VCC＝VEE。运算放大器 的参考地就是两个电源的公共地端。
下午3时24分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
本学习项目的具体要求是：
下午3时24分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
分析器件 和电路
下午3时24分
图3.2.1 信号产生与变换电路原理图
1
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
制作电路 和测试
下午3时24分
图3.2.2 信号产生与变换电路的制作
21学时
3.1 学习指南 3.2 信号产生与变换电路的分析 3.3 信号产生与变换电路的制作 3.4 项目实施效果的评价
本章 小结
下午3时24分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
3.1 学习指南 3.1.1 学习目标 本学习项目是信号产生与变换电路的分析与制作。本学 习项目的载体是以集成运算放大器为核心器件的信号产生与
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
模拟电子技术的实践
第3章 信号产生与变换电路的分析与制作 宁波职业技术学院 吴志荣
了解电路中的信号发生与信号检测
了解电路中的信号发生与信号检测在当今科技高度发达的时代，电子产品无处不在。
而电子产品中最基本也最关键的部分便是电路。
电路是由电子元件通过导线连接而成的路径，通过电流的流动来实现信息传输和控制功能。
而在电路中，信号的发生和检测起着至关重要的作用。
首先，了解信号发生的过程是理解电路工作原理的基础。
信号发生可以通过不同的方式实现，其中最常见的方式是使用振荡器。
振荡器是一种能够产生稳定频率的电路，通过正反馈回路使得电压或电流以一定的周期性变化。
这种周期性变化的波形便是信号。
振荡器种类繁多，如LC振荡器、RC振荡器等，它们在不同的应用场合中有着各自的优势。
其次，了解信号检测的过程是保证电路正常工作的重要环节。
信号检测的主要目的是判断信号的存在与否，以便进行下一步的处理。
而信号检测的实现方式多种多样。
最常见的方式是使用比较器。
比较器是一种电子元件，能够比较两个电压或电流的大小，并输出相应的信号。
在信号检测中，将待检测的信号与一个参考信号进行比较，当待检测信号的大小满足特定的条件时，比较器输出一个逻辑高电平，否则输出一个逻辑低电平。
通过比较器的输出信号，可以实现对信号的检测和判断。
除了比较器外，信号的检测还可以使用其他的电路实现。
例如，使用滤波器可以去除信号中的噪声，使得信号检测更加稳定可靠。
滤波器是一种能够根据频率特性选择性地通过或阻断不同频率信号的电路。
具体而言，低通滤波器可以阻断高频信号，只允许低频信号通过；高通滤波器则相反。
通过合理选择滤波器的类型和参数，可以满足对不同信号的检测需求。
与此同时，对于一些特殊应用，还可以使用锁相环（PLL）等电路实现信号的发生与检测。
锁相环是一种能够通过反馈控制实现信号同步的电路。
它能够将输入信号的频率和相位与参考信号同步，从而实现信号的检测和调整。
在实际应用中，了解信号发生与信号检测的原理和方法至关重要。
只有通过了解信号发生和检测的过程，才能在设计和调试电路时做出正确的选择和判断。
信号产生电路与变换电路
uc UT+
t
UT-UZ
uc达到UT-时，uo上跳。
当uo 重新回到＋UZ 后，电路又进入另一个周期性的变化。
完整的波形：
uc
UT+
t 0 UT-
uo +UZ
t
计算振荡周期T。
0
- UZ
T
周期与频率的计算：
uc +UZ
UT+
t 0
UT-UZ
T1
T2
T= T1 + T2 =2 T2
只要 uI < UT+ ，则 uO = UZ
下门限 UZ
UT UT+ uI
U
回差
电压
一旦 uI > UT+ ，则 uO = UZ
U = UT+ UT
当 uI 逐渐减小时
只要 uI > U T ，则 uO = U一Z旦 uI < UT ，则 uO = UZ
特点：
uI 上升时与上门限比, uI 下降时与下门限比。
一、正弦波发生器
1 正弦波振荡电路的基本概念 2 正弦波振荡电路
1.1正弦波振荡器的振荡条件
a.振荡条件
正反馈放大电 路如图示。（注意 与负反馈方框图的 差别）
X a X i X f
若环路增益 A F 1
则 X a X f ， 去掉 X i ， X o 仍有稳定的输出 又 A F A F a f AF a f
iL和输入电压vi的关系。
il
iR
vi R
限制：最大负载电流受到最大
运放电流的限制，最小负载电
流又受到运放输入电流的限制，
输出电压正比于输入电流，与负载无关，实现I/V变换。
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3.1信号产生与检测电路的组成信号产生与检测电路的组成框图如图3.1所示。
6图3.1 信号产生与检测电路的组成框图信号产生与检测电路的主要技术指标和功能如下：（1）网络接口：100Mb/s，全双工，支持TCP/IP协议；（2）串行接口：1个RS232接口，1个RS485接口，1个RS485转接接口，波特率最高115200B，数据位8位，停止位1位，校验位无；（3）IIC总线：连接信号处理器、主控制器、码产生器、方位控制板插座，经开关控制连接6片PCF8574；（4）高速DAC：2路，位数14位，最大采样速率210 MSP；（5）串行DAC：6路，串行控制接口SPI；（6）输入输出数字信号电平标准：5V CMOS/TTL电平；（7）检测插座：为9种电路板提供检测插座；（8）激励信号：为9种电路板诊断提供电源和激励信号；（9）检测信号：被测信号通过信号诊断钩引入信号产生与检测电路，一部分由FPGA或ARM检测，一部分经模拟开关选通输出至数据采集器检测。
信号产生与检测电路实现的功能见表3.1。
表3.1 信号产生与检测电路的功能3.2主处理芯片介绍3.2.1 FPGA（EP3C25）FPGA模块使用的是EP3C25系统，该系统属于FPGA-Cyclone III系列。
Altera公司于2007年07月宣布开始发售业界的首款65nm低成本FPGA-Cyclone III系列，Cyclone III FPGA含有5～120KB逻辑单元（LE），288个数字信号处理（DSP）乘法器，存储器达到4Mb。
在可编程逻辑发展历史中，Cyclone III FPGA比其他低成本FPGA系列能够支持实现更多的应用[5]。
对于软件无线电（SDR），Cyclone III系列在单个器件中集成了所需的逻辑、存储器和DSP乘法器等信号处理功能，成本非常低；与前一代产品和竞争产品相比，Cyclone III FPGA的低功耗、高密度和充足的DSP功能使设计人员可以在大量新的无线应用中使用低成本系列产品；在视频和图像处理应用中，Cyclone III FPGA恰当地结合了DSP乘法器、存储器和逻辑资源；Cyclone III器件针对显示应用进行了优化，是第一款能够满足所有1080p HDTV性能需求的低成本FPGA。
3.2.2 ARM（AT91SAM9G20）ARM模块使用的是AT91SAM9G20系统。
AT91SAM9G20微处理器是由ATMEL公司生产的，这款400 MHz 的微处理器具有ATMEL先进的外设DMA 和分布式存储器架构，连同6层总线矩阵，可实现存储器、外设和外部接口之间的多重数据同时传送，而无需耗费CPU的时钟周期。
其外部总线接口 (EBI) 的时钟频率为133 MHz，用于片外存储器的高速数据传送。
这种架构为器件提供了内部和外部的高数据带宽，能满足许多嵌入式网络应用的要求。
AT91SAM9G20联网和通信的要求通过10/100M BT 以太网MAC、7个USART接口、12M bps USB 全速双端口主机和器件端口、双SPI接口、SSC接口和双线接口(TWI) 来进行。
此外，还有一个完全集成的图像传感器接口 (ISI)，能够满足图像感应的要求。
同时，在所有外设启动的400 MHz全功率模式下，AT91SAM9G20的功耗仅为80mW。
而且这款器件还具有 4 种降低功耗的模式，包括在后备模式中主电源被关断，而器件的功耗非常低 (9mW)，能够延长电池供电的时间。
AT91SAM9G20不但有效地结合了高性能和低功耗特性，而且价格非常吸引，这些优点使其在市场中得到广泛接受。
3.3 ARM系统电路设计ARM系统电路包括ARM处理器AT91SAM9G20、供电电路、复位电路、时钟电路、存储电路、网络接口电路和串行接口电路。
3.3.1 AT91SAM9G20AT91SAM9G20集成了外部存储控制器(SDRAM控制器和片选逻辑)，支持Data Flash、Nand Flash和Nor Flash系统引导；有1路主USB和1路从USB，主USB可同时连接两路USB设备；内部集成锁相环；96个可编程的I/O口和31路外部中断；具有日历功能的RTC和6路TC计时器；支持串口USART，同步串口SSC 等多种通信接口；并集成了10/100Mbps双以太网控制器。
AT91SAM9G20的组成框图如图3.2所示。
图3.2 AT91SAM9G20的组成框图3.3.2供电电路供电电路中使用了大量的滤波电容，使输出的直流电源更平滑。
同时，每个芯片的电源引脚和地之间都连接了这样的滤波电容，以防止电源噪声影响元件正常工作。
AT91SAM9G20的供电范围如表3.2所示：电源域范围(V) 驱动VDDCORE 0.9-1.1 内核VDDBU 0.9-1.1 备份VDDPLL 0.9-1.1 锁相环VDDOSC 1.65-3.6 振荡器供电电路设计采用1V和3.3V两种电源，核电压为1V，其余为3.3V，上电顺序如图3.3所示。
供电电路中1V电压由5V电压经过DC-DC芯片TPS60500DGSR 变换得到，3.3V电压由5V电压经过线性稳压芯片LT1963AEQ-3.3得到，1V电压的上电顺序由比较器LM293和三极管IRLML6402控制。
图3.4显示了DC-DC芯片TPS60500DGSR将5V转换为1V的过程，图3.5显示了稳压芯片LT1963AEQ将5V 电压转换为3.3V的过程。
图3.3 上电顺序时序图图3.4 1V供电电路图3.5 3.3V供电电路ARM供电电路的滤波电容如图3.6所示，图3.6 ARM的滤波电容3.3.3复位电路复位电路主要完成系统的上电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。
在AT91SAM9G20中，提供系统复位功能的是nRST管脚， nRST管脚上的低电平有效使得AT91SAM9G20复位，复位电路如图3.7所示。
图3.7 复位电路3.3.4时钟电路AT91SAM9G20正常工作需要提供启动时钟的慢时钟和正常工作时钟的主时钟2个时钟源。
AT91SAM9G20时钟发生器内置慢时钟振荡器、主振荡器、两个PLL 及分频器模块，组成框图如图3.8所示。
从硬件设计上看，AT91SAM9G20需要外接两个晶体，如图3.9和图3.10所示，在AT91SAM9G20与慢时钟振荡器对应的脚XIN32、XOUT32之间接32.768KHz的晶体，作为AT91SAM9G20的慢时钟；在AT91SAM9G20与主振荡器对应的脚XIN、XOUT之间接18.432MHz的晶体，作为AT91SAM9G20正常工作的各种时钟源。
外部晶体的振荡频率最高只有18.432MHz，但是AT91SAM9G20处理器时钟通过编程可达400MHz，这是因为AT91SAM9G20内部有两个锁相环，称为PLLA和PLLB，其中，锁相环A输出400-800MHz的时钟，锁相环B输出100MHz的时钟。
图3.8 时钟发生器的组成框图图3.9 接外部晶振作慢时钟图3.10 接外部晶振作时钟源锁相环是一种反馈电路，其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。
PLL通过比较外部信号的相位和由压控晶振（VCXO）的相位来实现同步的，在比较的过程中，锁相环电路会不断根据外部信号的相位来调整本地晶振的时钟相位，直到两个信号的相位同步。
在数据采集系统中，锁相环是一种非常有用的同步技术，因为通过锁相环，可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。
因此，所有板卡上各自的本地80MHz和20MHz时基的相位都是同步的，从而采样时钟也是同步的。
因为每块板卡的采样时钟都是同步的，所以都能严格地在同一时刻进行数据采集。
3.3.5存储电路存储电路分为FLASH存储器电路和SDRAM存储器电路。
1. FLASH存储器电路由于微控制器运行的代码需要存储在非易失的存储介质中，以确保掉电后程序也不丢失。
而AT91SAM9G20只有64K字节片上ROM，这就对片内存储的代码大小提出了限制，而实际嵌入式系统的代码大小一般都超过64K。
因此在实际的硬件设计中，会采用外扩的FLASH存储器存放程序代码，目前用的非易失的存储介质通常是FLASH。
FLASH 即为闪存，有许多种种类，从结构上分主要有NandFlash、NorFlash 等，这些都是目前主流的类型，在嵌入式系统中，一般用FLASH来存放需要永久保存的程序和数据，掉电后不会丢失。
而用SDRAM来存放系统运行时的数据，掉电后则消失。
综合各方面的性能，NandFlash更优，它拥有较快的擦除和写入速度（大多数的写入操作需要先进行擦除操作）；在更低的成本上获得更大的容量；它的每个块最大擦写次数是100万次，远高于NorFlash的10万次，拥有更长的使用寿命；并且NandFlash的擦除单元（NorFlash的擦出块单元为64～128KB，NandFlash 的擦除块单元为8～32KB）更小，相应的擦除电路更简单。
但是在NandFlash中，位反转的问题更加严重，在使用NandFlash时必须同时使用EDC/ECC算法来确保其可靠性，并且NandFlash器件中的坏块是随机分布的，如果通过可靠的方法不能进行坏块扫描，则将导致较高的故障率。
与此同时，NorFlash闪存的连接方式类似于其他存储器，并可以直接运行代码，而不像NandFlash器件上始终必须进行虚拟映射。
并且在NorFlash器件上运行代码不需要任何的软件支持，在进行写入和擦除操作时，NorFlash器件所需要的MTD（闪存技术驱动程序）相对较少，驱动程序还可用于对DiskOnChip 产品进行仿零点和闪存管理，包括纠错、坏块处理和损耗平衡。
虽然NandFlash的性能较好，但是Nor Flash 带有SRAM接口,有足够的地址引脚，可以很容易的对存储器内部的存储单元进行直接寻址。
在实际的系统中，可以根据需要选择ARM处理器与NorFlash的连接方式。
NorFlash的操作最更加方便，电路也更为简易易懂。
此外，DataFlash也是目前主流的一种闪存类型。
DataFlash是Atmel公司新推出的大容量串行Flash存储器产品，具有体积小，容量大，功耗低和硬件接口简单的特点。
它是Atmel私有的接口，与兼容SPI标准。
信息从DataFlash芯片被写并且读使用所有微型控制器，非常易于构成微型测量系统。
本次设计中，这三种Flash存储我们使用DataFlash，电路图如3.11所示，采用的都是并行存储方式。
图3.11 FLASH存储器2.SDRAM存储器电路AT91SAM9G20只有两个16 K字节片上SRAM，而一般程序运行时需要更大的内存，因此在实际的硬件设计中，需要外扩存储空间。