2012年江苏省电子设计大赛A题微弱信号检测装置设计报告

合集下载

12年A题实验报告(微弱信号检测装置)要点

2012年全国大学生电子设计竞赛【本科组】微弱信号检测装置（A题）摘要：本系统是基于锁相放大器的微弱信号检测装置，用来检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值。

该系统由加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路和显示电路组成。

其中加法器和纯电阻分压网络生成微小信号，微弱信号检测电路和显示电路完成微小信号的检测和显示在液晶屏上。

本系统是以相敏检波器为核心，将参考信号经过移相器后，接着通过比较器产生方波去驱动开关乘法器CD4053，最后通过低通滤波器输出直流信号检测出微弱信号，将该直流信号送入单片机处理后，液晶显示出来。

经最终的测试，本系统能较好地完成微小信号的检测。

关键词：微弱信号强噪声相敏检测Abstract: The system is of weak signal detection based on lock-in amplifier device, used for the detection of known weak sinusoidal signal under strong noise background frequency amplitude. The system consists of an adder, pure resistor divider network, weak signal detection circuit and display circuit. The adder and the pure resistor divider network to produce small signal, weak signal detection circuit and display circuit to complete the detection of tiny signal and displayed on the LCD screen. The system is based on a phase sensitive detector as the core, the reference signal through the phase shifter, then through the comparator produces Fang Bo todrive switch multiplier CD4053, finally through the low pass filter output DC signal detection ofweak signal, the DC signal into the microcontroller processing, liquid crystal display. The final test, the system can achieve the tiny signal.Key Word：weak signal strong noise phase sensitive detection目录摘要： (1)1. 系统设计 (3)1.1设计要求 (3)1.1.1设计任务 (3)1.1.2技术指标 (3)1.2方案比较与选择 (4)1.2.1微弱信号检测模块方案比较 (4)1.2.2移相网络模块方案比较 (4)1.2.3电阻分压模块方案比较 (5)1.3方案论证 (5)2.单元电路设计及参数计算 (5)2.1加法器电路 (5)2.4带通滤波电路 (7)2.5相敏检波电路 (7)2.7低通滤波电路 (8)3. 软件设计 (9)3.1程序总体流程图 (9)3.2程序清单（见附录2） (9)4.系统测试 (9)4.1测试仪器 (9)4.2测试结果 (10)5. 结束语 (10)参考文献 (10)附录 (10)附录1 主要元器件清单 (10)附录2 程序清单 (11)1.系统设计1.1设计要求1.1.1设计任务设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。

微弱信号检测装置(实验报告)剖析

2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛微弱信号检测装置（A题）【本科组】微弱信号检测装置（A题）【本科组】摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。

电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。

当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。

再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。

本设计的优点在于超低功耗关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134一系统方案设计、比较与论证根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。

为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。

其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。

图1系统设计总流程图图2微弱信号检测电路子流程图1 加法器设计的选择方案一：采用通用的同相/反相加法器。

通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。

方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。

音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。

2 纯电阻分压网络的方案论证方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。

微弱信号检测装置(一稿)

摘要“微弱信号”不仅意味着信号的幅度很小，而且主要指的是被噪声淹没的信号，微弱是相对于噪声而言的。

微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号, 或用一些新技术和新仪器来提高检测系统输出信号的信噪比。

微弱信号检测技术的首要任务是提高信噪比。

由于被测量的信号微弱，传感器、放大电路和测量仪器的固有噪声以及外界的干扰噪声往往比有用信号的幅度大的多，放大被测信号的同时也放大了噪声，而且必然会附加一些额外的噪声，因此只靠放大是不能把微弱信号检测出来的。

本文研究了一套微弱信号检测的装置。

AD524作为前置放大电路对信号进行初步放大，再利用MAX267程控滤波器对信号进行滤波以获取有用信号，TLC2652作为二次放大；然后再经模数转换器转换为数字信号，同时使用增强型8051 内核的USB 控制器CY7C68013A作为主控器，将采集数据通过USB2.0接口与PC机实现高速实时传输，还设计了电源模块和单片机扩展模块。

在背景噪声中检测有用信号的仪器，为现代科学技术和工农业生产提供了强有力的测试手段，应用范围遍及几乎所有的科学领域，已成为现代科技必备的常用仪器。

关键词：微弱信号，噪声，信噪比，检测装置Abstract"Weak signal" means not only signal amplitude is small, and refers to the flooded signal by noise,weak signal is relative to noise.The purpose of the weak signal detection extracted useful signal from strong noise,or with some new technology and new instruments to improve the SNR of output signal detection system.Primary mission of weak signal detection is to improve SNR. Due to the measured weak signal is small, sensors,amplifying circuit and the inherent noise of measurement instrument and outside disturbance noise are larger than the useful signal amplitude of the often.Enlarging the measured signal means also enlarging noises and will add some extra noise,so only by the amplifier can not detection the weak signal.Only in effective noise conditions suppressing amplitude of weak signal can extract useful signal.This paper studies a set device of weak signal detection. AD524 as preamplifier is primarily to amplifier signal, then uses MAX267 to filter signal to get the useful signal, and uses TLC2652 as second to amplifier; Then the adc converts a analogue signal to a digital signal, also uses the USB controller CY7C68013A of enhanced 8051 kernel as the main controller and collected data will transmit through USB2.0 implementing high-speed real-time with the PC; And devises a power supply module and microcomputer expansion module.Detection equipment of useful signal in the background noise,which provides astrong means testing for modern science and technology, and the industry and agriculture production, application scope is throughout almost all the fields of science.It has become the common instrument for modern science and technology.Keywords: weak signal，noise,signal-to-noise ratio,detection device目录摘要 (I)Abstract............................................................................................................................................................ I I 第1章绪论 .. (1)1.1 微弱信号检测装置研究的意义 (1)1.2 国内外发展概况 (2)1.2.1 国内检测仪器的发展 (2)1.2.2 国外检测仪器的发展 (2)1.3设计内容 (3)第2章噪声概述 (4)2.1 噪声种类及其特性 (4)2.2 干扰的抑制方法 (5)第3章微弱信号检测的原理和常用检测理论 (8)3.1 微弱信号检测的原理 (8)3.2 微弱信号检测的方法 (8)第4章检测电路总体设计 (13)4.1 信号调理模块 (13)4.2 数据采集模块 (14)4.3 检测电路图 (14)第5章微弱信号的采集与调理 (16)5.1 信号拾取和低噪声前置放大器 (16)5.2 程控滤波器 (18)5.3 TLC2652放大器 (21)第6章基于USB2.0协议的数据采集装置 (24)6.1 A/D转换器的选择 (24)6.2 USB 2．0特点 (28)6.3 CY7C68013A单片机 (29)6.4 CY7C68013A单片机的外部扩展电路 (31)6.5 单片机软件编程 (36)6.6 电源的设计 (37)6.6.1 稳压电源设计 (37)6.6.2 各器件的电源 (39)第7章CY7C68013A与上位机的通信 (41)7.1 CY7C68013A固件程序 (41)7.2 USB驱动程序 (41)7.3 动态链接库DLL (42)7.4 LabVIEW界面应用程序 (42)第8章结语 (44)参考文献 (45)致谢 (46)第1章绪论微弱信号检测是测量技术中的一个综合性的技术分支，它利用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特征和相关性，检出并恢复被背景噪声掩盖的微弱信号。

微弱信号检测装置(A题)

TI杯电子设计大赛微弱信号检测装置（A题）【设计报告】本科组摘要微弱信号是相对于背景噪声而言的，其信号幅度的绝对值很小、信噪比很低的一类信号。

微弱信号检测是一门新兴的技术学科它利用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点和相关性，检测被噪声淹没的微弱信号。

本系统为基于MSP430G2553的一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。

它能精确测量电压的频率范围500Hz～2KHz，电压范围20mV～2V。

以模拟电路为主，配合加法器模块、降压模块、放大模块、滤波模块、锁相环模块、移相电路、、模块、乘法器模块、有效值转换模块（AD637）、A/D转化模块、显示模块；通过MSP430单片机进行数据处理，在误差允许范围内通过NOKIA_5110显示测量的幅度值。

通过调试与测量检测电路具有高输入阻抗（输入阻抗≥1MΩ）；加法器的输出VC =VS+VN，带宽大于1MHz；纯电阻分压网络的衰减系数不低于100；宽电压范围（200mV～2V）,高精度（电压测量误差±5%的优越性能。

可满足多方位的需要。

完成了题目的基本部分和全部发挥部分的要求并有自己的创新。

关键字：MSP430G2553单片机；高精度；微弱信号检测目录1系统方案 (1)1.1 有效值测量模块的论证与选择 (1)1.2显示模块的论证与选择 (1)1.3模拟乘法器的设计方案论证与选择 (2)2系统理论分析与计算 (2)2.1 有效值转换的分析 (2)2.1.1 AD637芯片简介 (2)2.1.2真有效值转换 (2)2.2 AD转换的计算 (3)2.3 保护电路自动切换的计算 (3)2.3.1 分档设置 (3)2.3.2 放大量程切换的计算 (3)2.4 滤波计算的分析 (3)3 系统电路与程序分析与计算 (4)3.1电路的设计 (4)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.2 锁相环子系统框图与电路原理图 (4)3.1.3 有效值转换子系统框图与电路原理图 (5)3.1.4 保护与放大档位选择子系统框图与电路原理图 (6)3.1.5 移相电路模块 (7)3.2程序的设计 (7)3.2.1程序功能描述与设计思路 (7)3.2.2程序流程图 (7)4测试方案与测试结果 (10)4.1测试方案 (10)4.2 测试条件与仪器 (10)4.3 测试结果及分析 (10)4.3.1测试结果(数据) (10)4.3.2测试分析与结论 (10)附录1：部分源程序 (12)微弱信号检测装置（A题）1系统方案本系统主要由控制模块、显示模块、有效值测量模块、电源模块组成、锁相环模块、乘法器模块，下面分别论证这几个模块的选择。

2012年江苏省电子设计大赛A题微弱信号检测装置设计报告

2012年江苏省TI杯模拟电路设计竞赛论文参赛学校：三江学院参赛题目：微弱信号检测装置作者：李亮王尧王慧指导教师：徐伦龚秋英2012年8月本作品使用TI公司的OPA134运算放大器、INA2134PA音频差动放大器、OPA2228、IF353等芯片为主要控制器，辅以电源、MPS430系列单片机、LCD显示等电路，实现了设计并制作出一套微弱信号检测装置。

其中锁相放大器（lock －in. Amplifier 简称LIA）在此作品中就是检测淹没在噪声中的微弱信号，它可用于测量交流信号的幅度和相位，有极强的抑制干扰和噪声的能力，有极高的灵敏度，可测量毫微伏量级的微弱信号。

首先通过把噪声源放大，使之输出的均方根电压值满足要求；然后使用加法器将函数发生器产生的有用信号与放大之后的噪声源叠加成为一个信号。

之后通过纯电阻网络进行衰减，再通过锁相环放大电路进行检波滤波，最后通过单片机AD采集相敏检波得到的直流信号电压通过滤波算法从而得到准确的幅值信息并在12864上显示出。

关键词：微弱信号峰值检波锁相放大 MPS430一、系统整体方案设计 (1)1、赛题分析 (1)2、系统结构 (1)3、实现方法 (1)4、方案选择 (2)二、理论分析与计算 (3)1、理论分析 (3)基础部分 (3)2、关键电路分析 (3)1）有源带通滤波电路 (3)2)锁相放大电路 (4)三、电路设计 (6)1、电路机理 (6)1）噪声放大模块 (6)2）加法器模块 (6)3）纯电阻分压模块 (7)4）低通滤波模块 (7)5）跟随器模块 (8)2、各部分电路实现的功能 (8)1）OPA134音频放大 (8)2）INA2134PA加法器 (8)3）OPA134跟随器 (8)4）纯电阻分压网络 (9)5）带通滤波电路与锁相放大电路 (9)6）微弱信号检测电路 (9)四、程序设计 (9)1、软件功能结构 (9)2、主模块实现流程 (9)五、测试方案与测试结果 (9)1、测试仪器 (9)2、测试方案 (10)3、测试结果与分析 (10)六、设计总结 (11)1、存在的问题 (11)2、设想展望 (11)七、参考文献 (12)八、附件 (12)1一、系统整体方案设计1、赛题分析本作品的任务是设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值即峰值。

2012TI杯电子设计江苏D题

2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）试题
网络阻抗测试仪（D题）
【本科组】
一、任务
设计并制作一个网络阻抗测试仪，用于测量一端口无源网络的阻抗特性。

二、要求
1、基本要求
（1）设计并制作一正弦波信号源，要求：
①信号频率范围1kHz～200kHz，能够显示频率，频率相对误差<0.1%。

②信号频率可设置、可步进。

③输出信号幅度2V±0.1V（Vpp）。

（2）设计一端口网络阻抗特性测试仪，能够测量一端口网络阻抗的模|Z |，测量误差的绝对值小于理论计算值的5%。

（3）测量一端口网络阻抗的阻抗角φ，测量误差的绝对值小于理论计算值的5%。

（4）实现阻抗模和阻抗角的自动测量。

2、提高要求
（1）对模|Z |和阻抗角φ的测量误差的绝对值小于理论计算值的2%。

（2）能够判断被测网络结构（串联、并联）。

（3）明确指示模块中元件的类型与参数。

（4）能测量并显示被测网络的谐振频率点。

（5）其它创新性设计。

三、说明
1.被测无源网络由电阻、电容、电感构成；每个网络中有两个元件，两者串联或并联。

2.当输入激励频率在1kHz—100KHz范围内时，网络的阻抗模在100Ω—10k Ω范围内，阻抗角φ在±90º范围内。

3.所设计制作的网络阻抗测试仪需留出连接被测网络模块的接口，且必须方便更换模块。

4.测试评审时对现场提供的标准模块进行测试。

四、评分标准。

电子设计竞赛预赛题 2012a

电子设计竞赛组委会2012年校电子设计竞赛预赛题1.基本要求以单片机、ARM、FPGA、DSP（任选一种或选择几种配合使用）为核心，结合相应的外部设备制作一个多功能电子综合系统。

2.指定题目（1）实时温度显示，显示分辨率和精度均不低于0.5摄氏度。

（2）测量并显示0-5V的直流电压，显示分辨率不低于0.1V。

（3）可循环记忆10组时间的秒表。

（4）实时时钟及显示（掉电后时间能准备运行1年以上，但无需显示）。

（5）计算器（至少完成两个8位数的+、-、×、÷运算）。

（6）可按键控制直流电机或直流减速电机的速度和方向，并可通过测速装置测量并显示当前电机速度。

可设定电机的匀速运转速度并能保持该速度匀速运转。

（7）测量并显示电压峰峰值为±0.5~±5V，1Hz-10KHz正弦波信号的周期和频率，显示精度不低于±5%。

（8）所有功能可通过按键进行控制，也可增加遥控控制功能。

（9）其他。

3.自选题目在符合基本要求的前提下，自行设计并制作一小型电子作品。

建议：（1）可参考往届全国大学生电子设计竞赛的题目，近五届的题目相对较难，初学者可参考第1-4届的全国大学生电子设计竞赛题目。

例如：控制类的可以制作小车、液体点滴控制器等，电源类的可以制作线性稳压电源等，高频类可做收、发射机，模电类可做功率放大器等。

（2）选手可将自己的创新想法（必须与电子制作相关）等制作成实物作品参赛。

4.说明（1）参赛选手必须在指定时间内完成作品和设计报告, 并准时参加验收和答辩。

（2）选做指定题目时可根据实际水平完成部分功能即可，若全部功能完成的还可自由发挥，增加更多的功能。

功能、性能、难度均是打分的重要指标。

（3）除核心外的所有电路模块必须用通用板自行焊接，不允许使用成品电路板模块。

参赛作品必须自制模块，即核心只允许使用核心板（不能包含键盘、显示、时钟芯片、AD/DA 芯片、各类传感器等）。

2012年全国大学生电子设计竞赛报告

2012全国大学生电子设计竞赛TI杯模拟电子系统设计专题邀请赛高效LED驱动电路（A题）摘要本文研究设计了一个高效LED驱动电路，驱动5只串联高亮LED，并且整体只有一个输入电压3.3V。

该装置采用TI公司的TPS61040作为DC-DC核心，并用MSP430FR5739控制，保证了整块系统的效率和低功耗。

关键词：LED驱动TPS61040 DC-DC MSP430FR5739 低功耗目录1系统方案 (3)1.1单片机供电选择 (3)1.2单片机显示模块的论证与选择 (3)2系统理论分析与计算 (4)2.1TPS61040电路分析 (4)3电路与程序设计 (4)3.1电路的设计 (4)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.2恒流源电路原理图 (5)3.1.3恒压源电路原理图 (5)3.2程序的设计 (6)3.2.1程序功能描述与设计思路 (6)3.2.2程序流程图 (7)4测试方案与测试结果 (8)4.1测试方案 (8)4.2 测试条件与仪器 (8)4.3 测试结果及分析 (8)4.3.1测试结果(数据) (8)4.3.2测试分析与结论 (8)微弱信号检测装置（A题）1系统方案本题目要求整体电路必须采用 3.3V单路直流稳压电源供电，不得采用额外供电方式。

限定采用TI公司TPS61040作为DC-DC变换器核心芯片。

并且单片机限定使用SEED-EXP430F5529A、MSP-EXP430FR5739、MSP-EXP430G2LaunchPad三块开发板其中之一，开关S1断开后，电路由电容C供电。

控制LED驱动电路，在保证LED串上电流不小于0.5mA的前提下，尽可能延长对LED的供电时间。

考虑低功耗因素，故采用MSP430FR5739单片机控制，为了必要的显示功能，系统配备了128x64黑白液晶。

整体框图如图1所示。

图1 LED发光装置供电方式示意图1.1单片机供电选择方案一：直接采用外部3.3V输入供电方案二：采用一级DC-DC稳定到3.3V再给单片机供电如果直接采用外部3.3V输入供电，由于设计要求在断开S1后在保证LED串上电流不小于0.5mA的前提下，尽可能延长对LED的供电时间，并且要求单片机检测流过LED 串的电流，所以单片机需要一个稳定的参考，结合低功耗应该，应选择使用单片机内部2.0V参考源，则单片机供电电压必须高于2.2V，而TPS61040的工作电压最低可达1.8V，并且其工作效率较高，这对断开S1后尽可能延长对LED串的供电时间有很大帮助。

微弱信号检测装置

（二）纯电阻分压网络：
分压模块要求纯电阻分压网络的衰减系数不低于100，电路采用1k与120k电阻进行串联进行分压
模块原理图：
（三）微弱信号检测方案：
首先采用滤波电路对经过加法器出来的信号进行滤波，由于加法器把噪音与正弦信号相加在滤波电路要把正弦信号检出来，然后对正弦信号进行放大，使其幅度可以达到当输入正弦波信号VS的频率为1kHz、幅度峰峰值在200mV~ 2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%的要求，在对信号进行放大以后信号进入峰值检测电路，对电路进行幅度检测，然后由MSP430进行采样经过AD模块把最后的幅度值显示出来。
N Y
二．方案论证
（一）加法器模块方案：
用TI公司提供的OPA2134PA实现加法器模块，对提供的两个信号由信号发生器产生的正弦波和以给定的标准噪声进行相加，OPA2134pa是高性能专业双音频放大器，具有超低失真，低噪音等特点，其带宽为8MH，满足题目带宽大于1MHz的要求。
加法器模块原理图：
电路理论原理如下：
不加噪音时效果如下：
滤波电路如图所示
（四）AD误差测量及结果
向MCU输入可变直流电源，1602液晶模块显示出当前电压幅度值如下表
次数
输入电压（V）
显示幅度（V）
1
2.5
2.395
2
2.2
2.107
3
2.0
1.916
4
1.8
1.732
5
1.6
1.584
6
1.4
1.374
7
1.2
1.129
8
1.0
1.013
微弱信号检测装置设计报告
微弱信号检测装置（A题）

2012年TI杯电子设计大赛A题

2012年TI杯电子设计大赛（A题）——微弱信号检测装置的设计本系统选用了MSP430G2553单片机，OPA2134双音频运放，INA2134差分运放，OPA2227低噪声高精度运放，OP07运算放大器，TL431稳压器件等6个TI器件。

摘要：本系统为一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。

正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。

噪声源采用给定的标准噪声（wav文件）来产生，通过PC机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。

当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~ 2V范围内时，，要求误差不超过5%。

采用以TI公司超低功耗单片机MSP430G2553为核心的Launchpad开发板来处理数据和驱动1602液晶屏显示正弦波信号的幅度值。

关键字：噪声，微弱信号检测，MSP430G2553.Abstract:Weak Signal Detection system is used to test the magnitude of a Sine with known frequency,in the context of heavy noise,and display the magnitude with SMC1602. The noise is produced by the .wav file,and SDG1025 provide the Sine wave.Changing the volume can control the magnitude of the noise.The error should be under 5% when the Vpp ranging from 200mV to 2V with the frequency of 1KHz.The system is based on the Launchpad,with the core of ultra-low power MSP430G2553(MCU).Then deal with the data and display the magnitude with SMC1602. Keyword:noise, Weak Signal Detection system, MSP430G2553.1.方案设计1.1理论分析（1）加法器电路分析：在加法器电路的前端，用OPA2134做两个缓冲器，对输入加法器的正弦信号和噪声信号进行一级缓冲，隔离信号源和加法电路。

南航-电赛论文D题

2012年“TI杯”江苏省大学生电子设计竞赛网络阻抗测试仪（D题）设计报告学校：南京航空航天大学组员：刘京魏佳鹏周华华指导老师：邵杰编号：025077时间：2012年8月摘要本设计是以TI公司的超低功耗MCU MSP430F149、tlv3501 、INA111、OPA2227、OPA127等为核心设计并制作的网络阻抗测试仪。

该电路用单片机控制DDS产生1kHz~200kHz步进可调的正弦波信号，然后通过精密电阻与二端网络连接，使用PGA203程控放大，一方面通过放大器得到电压与电流，然后通过鉴相器测量出端口无源网络的阻抗角，另一方面利用峰值检波电路得到电压和电流的有效值，进而得到阻抗模值。

单片机通过采集电压信号然后显示出阻抗特性。

关键词：网络阻抗、鉴相电路、峰值检测、数字显示目录一、系统方案选择与论证 (4)1.1正弦波电路方案选择与论证 (4)1.2 鉴相电路方案选择与论证 (4)1.3 峰值检测电路方案选择与论证 (5)1.4 程控放大电路方案选择与论证 (5)二、理论分析与参数计算 (5)2.1端口网络参数分析与计算 (5)三、电路与程序设计 (9)3.1 总体设计 (9)3.2 单元电路设计 (10)四、测试方案与测试结果 (13)五、总结展望及设计感想 (14)六、参考文献 (14)一、系统方案选择与论证1.1 正弦波电路方案选择与论证方案一：由简单的RC振荡电路构成正弦波发生电路。

设计电路简单，但稳定度不够高，波形发生电路频率可调范围不高，无法达到题目频率步进可调的要求。

方案二：用微控制器控制DAC，重点掌握时钟频率的调节及参考电压的选取。

思路比较简单，但是针对题目对幅值的要求，DAC输出外接的低通滤波器要求通带衰减很小，一般的滤波器达不到设计精度的要求。

方案三：采用专用的DDS芯片产生正弦波。

由于DDS精度较高，而且步进的调节通过程序控制很方便，能实现波形频率以一定量值步进可调，并能通过按键实现频率设置功能，实现起来比较方便。

2018年TI杯大学生电子设计竞赛题A-电流信号检测装置_电子设计竞赛报告

电子设计竞赛报告一、实验题目：如图1所示，由任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线连接10Ω电阻负载，形成一电流环路；设计一采用非接触式传感的电流信号检测装置，检测环路电流信号的幅度及频率，并将信号的参数显示出来。

图1 信号检测图二、测试电流方案：任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线连接10Ω电阻负载，形成一电流环路，然后将导线经过一个通过用漆包线在锰芯磁环上绕制的线圈，线圈的两端接上一个8.2Ω的电阻，把电流转化为电压，然后经过一个差分放大器，把小电压转化为大电压便于测量。

最后可以得到输出电压和环路电流的线性关系，当测得输出电压过后就可以计算出环路电流了，即测得了环路电流值。

三、线圈绕制及测试结果：（1）线圈绕制：用漆包线在锰芯磁环上绕制线圈，缠绕前需要制作一个梭子帮助绕制导线，缠绕过程中需要待上线织手套防止手汗影响线圈性能，缠绕大概100圈左右，注意线圈需要缠紧，最后线圈缠绕过后用胶布缠绕上，用砂纸打磨线圈的两端。

（2）N2线圈匝数测量把函数发生器与功率放大器，10Ω电阻相连接，同时导线要绕过线圈，线圈的两端接上一个电阻。

先改变函数发生器两端的电压，然后观察电阻两端的电压的变化，最后根据V1 R1n1=V2R2n2其中n1=1,R1=10Ω。

图2 8.2Ω所接线圈比值由图2和数据可以得到在10Ω的电阻的两端的电压较小的时候，测得的数据误差较大，可以去掉前面三个误差比较大的数据，得到的数据求平均值，得到的线圈的匝数为n 2=108.3301，可得匝数约为108匝。

由数据可得，在频率大于400HZ的时候，输出电压的大小不随函数发生器频率的改变而改变，在250HZ到400HZ的时候，输出电压的大小不随函数发生器频率的改变而变化较小，在小于250HZ的时候，输出电压的大小不随函数发生器频率的改变而变化较大。

图3 7.1Ω所接线圈比值由图3和数据可以得到在10Ω的电阻的两端的电压较小的时候，测得的数据误差较大，可以去掉前面五个误差比较大的数据，得到的数据求平均值，得到的线圈的匝数为n2=107.3434，可得匝数约为107匝。

2012TI电子设计大赛——微弱信号检测装置(A题).doc.

微弱信号检测装置四川理工学院刘鹏飞、梁天德、曾学明摘要：本设计以TI的Launch Pad为核心板，采用锁相放大技术设计并制作了一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率微弱正弦波信号的幅度值，并在液晶屏上数字显示出所测信号相应的幅度值。

实验结果显示其抗干扰能力强，测量精度高。

关键词：强噪声；微弱信号；锁相放大；Launch PadAbstract:This design is based on the Launch Pad of TI core board, using a lock-in amplifier technique designed and produced a weak signal detection device, to measure the known frequency sine wave signal amplitude values of the weak in the high noise background, and shows the measured signal amplitude of the corresponding value in the liquid crystal screen. Test results showed that it has high accuracy and strong anti-jamming capability.Keywords: weak signal detection; lock-in-amplifier; Launch Pad目录摘要： (I)Abstract: (II)1、引言 (1)2、方案论证 (1)3、理论分析与计算 (3)4、总体方案设计 (3)5、硬件设计 (4)5.1信号产生电路 (4)5.2前置放大电路 (5)5.3 带通滤波电路 (6)5.4 移相网络 (6)5.5 锁相放大电路 (7)5.6 低通滤波电路 (8)5.7 LaunchPad电路连接 (8)6、软件设计 (9)7、系统测试与结果分析 (10)7.1 测试仪器 (10)7.2 测试方案 (10)7.3 测试结果 (10)7.4 结果分析 (12)8、总结 (12)附录A 硬件实物图 (12)附录B 软件代码 (12)参考文献 (22)1、引言随着现代科学技术的发展，在科研与生产过程中人们越来越需要从复杂高强度的噪声中检测出有用的微弱信号，因此对微弱信号的检测成为当前科研的热点。

2012年江苏省大学生电子设计竞赛(TI杯)试题A题微弱信号检测装置

【本科组】微弱信号检测装置（A题）一、任务设计并制作一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。

为便于测评比较，统一规定显示峰值。

整个系统的示意图如图1所示。

正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。

图中A、B、C、D和E分别为五个测试端点。

图1 微弱信号检测装置示意图二、要求1. 基本要求（1）噪声源输出V N的均方根电压值固定为1V±0.1V；加法器的输出V C =V S+V N，带宽大于1MHz；纯电阻分压网络的衰减系数不低于100。

（2）微弱信号检测电路的输入阻抗R i≥1 MΩ。

（3）当输入正弦波信号V S 的频率为1 kHz、幅度峰峰值在200mV ~2V范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，要求误差不超过5%。

2. 发挥部分（1）提高正弦波信号的识别能力，当输入正弦波信号V S 的频率在100Hz~10kHz 范围内、幅度峰峰值在20mV ~200mV范围内时，检测并显示正弦波信号的幅度值，误差不超过5%。

（2）在发挥部分（1）的条件下，要求检测误差不超过2%。

（3）当输入正弦波信号V S 的频率在100Hz~10kHz范围内时，进一步降低V S 的幅度，检测并显示正弦波信号的幅度值，误差不超过2%。

（4）其它。

三、说明1.本题只能采用模拟技术，不得使用数字信号处理技术来完成。

2.微弱信号检测电路要求采用模拟方法来实现。

常用的微弱信号检测方法有：滤波，锁相放大，取样积分等（仅供参考）。

3.为便于各个模块的测试，所有测试端点（A~E）应做成跳线连接方式。

4.赛区测评时，应固定使用某一装置（PC机或MP3）来产生噪声源，所有作品均应采用该噪声源进行测试。

四、评分标准。

2012年全国大学生电子设计竞赛

2012年辽宁省大学生电子设计竞赛微弱信号检测装置（A题）2012年8月5日摘要微弱信号检测装置是用以检测在强噪声背景下微弱正弦波信号的幅值，并数字显示出该幅度值的装置。

本设计首先将给定的噪声文件通过通过MP3或手机播放，由音频输出线输出音频电压信号，此音频电压信号由TI公司的音频放大器OPA2134进行幅度的调整输出噪声信号V N，可以达到1V 0.1V的要求。

正弦波信号源V S由函数信号发生器产生，采用TI公司的高精度运算放大器构建加法电路实现V C =V S+V N。

采用精密电阻构建电阻分压网络以实现100倍的幅度衰减。

经上述处理产生了带有噪声的微弱信号V C，并且噪声的频带覆盖了有用信号的频带。

带有噪声的微弱信号V C先经仪用放大器AD620进行前置放大，然后经低通滤波器和高通滤波器滤除2.1KHZ以上和400HZ以下的噪声信号，再经OPA2227进行二次放大，使得待测信号的噪声得到抑制。

为了剥离噪声，采用了锁相相关技术和取样积分方法。

采用原始的正弦信号V S作为参考信号，此参考信号经运放阻抗隔离后进行滤波，为达到与待测信号V C同相，参考信号的滤波与待测信号的滤波电路一致。

滤波后的参考信号经比较器后得到与待测信号同频同相的。

待测信号与参考方波信号经CD4066后变为半波信号，在经积分环节可得到与峰值有关的直流信号。

最后由MSP430单片机内部的A/D进行采样与数据处理，最后依据经实验测试得到输出结果与待测值的比例系数，可以求出正弦信号的峰值。

关键词:微弱信号检测；峰峰值；均方根值；锁相放大；取样积分；目录摘要 (2)Abstract ......................................................................................................................... 错误！未定义书签。

微弱信号检测报告书

2012年四川省大学生电子设计TI杯竞赛设计报告制作题目：微弱信号检测装置（A题）作者：日期：本装置是基于超外差原理对微弱信号进行幅值检测，主要由PGA，低通滤波器，DDS，带通滤波器，高精度A/D，恒增益运算放大器，峰值检波，MSP430-Launchpad组成。

其中，由恒增益放大器与单片机进行第一次检测判断并控制PGA放大倍数，再将PGA产生信号与DDS信号进行混频，经带通滤波器后，由峰值检波检测峰值，交由A/D 检测，并由单片机显示结果。

关键词：超外差；微弱信号；幅值检测AbstractThis device detected the weak signal amplitude based on the superheterodyne principle.It is formed mainly of the PGA,low-pass filter,DDS,band-pass filter,high-precision A/D,fixed-gain operational amplifier peak detector and MSP430-Launchpad.During this prosession,the MCU and fixed-gain operational amplifier detected the signal amplitude at first and determine the magnification of PGA.Next,the signal witch is produced by the mixing of the signal which are formed of DDS and the output of PGA.And,the mixed signal whitch has been dealed byband-pass filter is detected by peak detector to got the number of the st,the MCU display the peak by the detection of A/D.Key words:Superheterodyne;weak signals;amplitude detection一．方案论证--------------------------------------------41.方案比较和选择信号提取方式---------------------------------------4A/D选取-------------------------------------------4信号峰值获取---------------------------------------5波形产生-------------------------------------------52.总体方案设计---------------------------------------5二．理论分析与计算--------------------------------------61.超外差电路设计-------------------------------------62.峰值检测设计---------------------------------------7三．电路设计混频电路-------------------------------------------7峰值检测电路---------------------------------------8滤波器电路-----------------------------------------8系统软件与流程框图---------------------------------8四．测试方案与测试结果----------------------------------10测试仪器-------------------------------------------10测试方案及数据记录---------------------------------10五．总结------------------------------------------------11六．参考文献--------------------------------------------11一．方案论证1.方案比较和选择（1）信号提取方式：方案一：采用锁相放大器原理。

2012年江苏省大学生电子设计竞赛(TI杯) 简易直流电子负载

2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）试题简易直流电子负载（C题）【本科组】一、任务设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。

其原理示意图如图1所示。

图1 直流电子负载原理示意图二、要求1.基本要求（1）恒流（CC）工作模式的电流设置范围为100m A～1000m A，设置分辨力为10m A，设置精度为±1%。

还要求CC工作模式具有开路设置，相当于设置的电流值为零。

（2）在恒流（CC）工作模式下，当电子负载两端电压变化10V时，要求输出电流变化的绝对值小于变化前电流值的1％。

（3）具有过压保护功能（如将电子负载置于开路状态），过压阈值电压为18V±0.2V。

2.发挥部分（1）能实时测量并数字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为±0.02%，分辨力为1m V。

（2）能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为±0.2%，分辨力为1m A。

（3）具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。

（4）其他。

三、说明：1.图1中被测电压设备即直流稳压电源。

2.在恒流（CC）模式下，不管电子负载两端电压是否变化，流过电子负载的电流为一个设定的恒定值，该模式适合用于测试直流稳压电源的调整率，电池放电特性等场合。

3.直流稳压电源负载调整率是指电源输出电流从零至额定值变化时引起的输出电压变化率。

为方便测量，本题要求被测直流稳压电源的电压小于10V，额定输出电流值设定为1A。

4.负载调整率的测量过程要求自动完成，即在输入有关参数后，能直接给出电源的负载调整率。

5.为了方便负载调整率的测量，可以在被测直流稳压电源的输出端串接一个电阻RW ，更换不同阻值的RW，可以改变被测电源的负载调整率。

测试示意图如图2所示。

图2 负载调整率测试示意图四、评分标准。

2012校电子竞赛题目

A题隔离放大器设计一、任务设计一个交直流隔离放大器，系统测试电路如图1所示。

具体指标要求如下：●电压增益：50倍；●最大输出电流：大于等于2mA（RMS）；●输入——输出间隔离电压：大于500V；●输入电压：正弦交流信号，小于等于50mV（RMS）；●输入电阻：大于100kΩ；●频带宽度：0～1kHz；●误差：小于1％。

+u o-图1 系统结构图二、具体指标与分值（理论设计满分100分）三、说明1、只提供一组±15V直流电源，其余问题自己解决，方法不限；2、报告中主要参数应给出计算方法；3、理论设计部分成绩由设计报告和现场答辩综合评定。

四、设计报告格式1.设计报告统一使用A4纸张纵向打印。

页边距除上边取3厘米外，其它使用Word的约定值（即下边2.54厘米，左右各3.17厘米）。

装订位置在报告上方，装订线距设计报告上端约1.5厘米处。

2.设计报告章、节标题使用黑体小三号字体，正文使用宋体小四号字体。

行距设单倍行距。

每页右下角标注页码。

3.设计报告封面应写明竞赛题目、参赛学院、参赛队号和队员姓名。

4.设计报告的图文篇幅限制为15页以内（封面不计，单面打印）。

设计报告第一页应为设计题目、300字以内的中文设计摘要，关键词3～6个。

设计报告内容格式通常应包括下述内容：（1）引言：叙述对题目的理解，以及设计思路和特点。

（2）方案设计：叙述设计思路，总体方案组成和说明，通常要提出两个方案，并对两个方案进行比较，说明采用其中一个方案的理由。

（3）对各个组成部分作详细说明及参数计算，给出框图、电路原理图、软件流程图。

（4）结论：叙述完成情况、未完成的原因、心得体会、存在的问题、进一步努力的方向。

（5）附件：包括完整电路图、元器件清单列表、源程序清单等。

B题信号参数测量仪一、任务设计并制作一个信号参数测量仪，能够完成信号频率和幅度的测量，示意图如图2如示。

图2 信号参数测量仪二、具体指标与分值（理论设计满分100分）三、说明1.设计报告中应给出主要设计过程及各元器件参数及型号；2.理论设计部分成绩由设计报告和现场答辩综合评定。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

2012年江苏省电子设计大赛A题微弱信号检测装置设计报告

12年A题实验报告(微弱信号检测装置)要点

微弱信号检测装置(实验报告)剖析

微弱信号检测装置(一稿)

微弱信号检测装置(A题)

2012年江苏省电子设计大赛A题微弱信号检测装置设计报告

2012TI杯电子设计江苏D题

电子设计竞赛预赛题 2012a

2012年全国大学生电子设计竞赛报告

微弱信号检测装置

2012年TI杯电子设计大赛A题

南航-电赛论文D题

2018年TI杯大学生电子设计竞赛题A-电流信号检测装置_电子设计竞赛报告

2012TI电子设计大赛——微弱信号检测装置(A题).doc.

2012年江苏省大学生电子设计竞赛(TI杯)试题A题微弱信号检测装置

2012年全国大学生电子设计竞赛

微弱信号检测报告书

2012年江苏省大学生电子设计竞赛(TI杯) 简易直流电子负载

最新江苏省大学生电子设计竞赛ti杯试题汇总汇总

2012校电子竞赛题目