信号检测电路设计

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DPSD具有以下特点,用存储器来保存信息,滤波器的时间常数可以有很大的变化范围,数字式的滤波器的等效噪声带宽可以做的很窄;锁定放大器的灵敏度、积分时间常数、相位工作频率、动态储备都可以灵活控制。在这里运用MATLAB对DPSD算法进行了验证,由以下各图可以看出DPSD具有较好的效果。图2是原始信号,图3是加载了噪声并经过正弦信号调制的信号,图4是经过DPSD检测出来的信号。
图6放大器电源
2)二阶压控带通滤波器(放大器采用AD8022)
图7二阶压控带通滤波器
3)AD转换电路
AD转换采用AD7687,16bit,250kSPS,SPI接口。工作电路如图8,它要求比精度较高的参考电压,这里采用了ADR430作为稳压芯片,稳压2.048v,精度为 ,输出电压电源由LD1117-3.3V提供。
前置放大器用了低噪声仪用放大器INA114。为了更大程度降低噪声,这里采用差分的输入方式,采用两个探测器PYD-1113,一个作为工作探测器,另一个作为参照探测器,这两个探测器的输出信号分别送到放大器差分输入的两端。
对于滤波电路,它的带宽并不要求非常窄,所以这里用了压控电压源二阶带通滤波电路。
二、DPSD算法验证
信号检测电路设计
所买芯片:ADR430ARZ(基准电压源,2.048V,给ADC提供基准电压),AD8022(放大器,用于搭建二阶压控带通滤波器电路和方向器电路),AD7687BCPZ(14位ADC转换芯片),KF50BD(5v稳压芯片,给放大器提供电源),HCNR200(光隔离器)各一片
实验室原有芯片:IFra Baidu bibliotekA114AP一片,仪用放大器
模拟电路复杂,信号不易控制,且容易引入噪声,在设计锁定放大器电路时采用了微机化数字式相敏检测器(DPSD),也就是在信号通道之后,加上一个AD转换器,将模拟信号转换为数字信号,在FPGA内部处理。PSD、参考信道、LPF都在FPGA内部实现,这在一定程度上减小了电路的复杂度,并避免了外部噪声的干扰。
图8 AD转换电路
图2原始信号图3加载了噪声并经过正弦信号调制的信号
图4经DPSD检测出来的信号
三、基本电路
1)前置放大电路
图5前置放大电路
前置放大器采用低噪声仪用放大器INA114,它的两个差分输入端分别接工作探测器和参考探测器的输出信号。对于INA114的电源这里采用纹波为2%的线性电源KF50BD,放大器采用(AD8022)由于采用双电源供电Vcc和Vss,这里采用了如下方式:
同学给的芯片:LD1117-3.3两片,电压转换芯片,用于提供ADC输出电源
芯片用途:搭建信号检测电路
一、设计思路
由热释电探测器PYD-1113输出的信号十分微弱,且被噪声严重覆盖,要检测出其中的有用信号,必须采用微弱信号检测的方法,这里选择了锁定放大的方法。如下是锁定放大器的基本框图:
图1 锁定放大器的基本组成
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