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微弱信号检测前置处理模块电路设计孙韩【摘要】从Y光纤斐索型激光干涉微振动检测仪的微弱信号检测实际需求出发,基于高速DSP数据采集与处理系统,采用集成运放芯片AD620,设计了一种能实现前置放大、带通滤波、电平抬升、增益可调等功能的前置处理模块电路。
经实验测试,该电路设计具有抑制噪声、抗干扰能力强,信号放大、带通滤波效能高等的优点,能有效进行微弱信号前置放大、去噪等处理,为后续A/D转换和高速DSP数据采集奠定基础。
%According to the actual demand of weak signal detection of Y type optical fiber Laser in-terference micro vibration detector,based on high-speed DSP data acquisition and processing system, using the integrated operational amplifier AD620 chip,a kind of pre-processing module circuit which can realize function of pre-amplifier, band-pass filter, level up and gain adjustable is designed. Through experimental test,the circuit designed in this paper has a strong suppress noise and anti-in-terference ability,the advantages of signal amplification and band-pass filtering efficiency higher. It can also effectively amplify a weak signal and suppress the noise,and lay a foundation for subsequent A/D conversion and high-speed DSP data acquisition.【期刊名称】《江西科学》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P598-601)【关键词】微小振动测量;微弱信号检测;前置处理模块;电路设计【作者】孙韩【作者单位】安徽大学电子信息工程学院，230601，合肥【正文语种】中文【中图分类】TN248微振动测量广泛应用于石油勘探，各种发电机组、机床及桥梁的振动监测，高层建筑晃动测试，船舶及飞机等的发动机振动分析中。
afe芯片串数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述AFE（Analog Front-End）芯片串数是指将多个AFE芯片通过串行通信方式连接在一起，以实现更复杂和高性能的信号采集和处理功能。
在数字信号处理系统中，AFE芯片起着关键作用，能够将模拟信号转换为数字信号，并进行前置处理，提高系统的灵敏度和准确性。
随着物联网、智能家居、工业自动化等领域的快速发展，对信号采集和处理的要求也越来越高。
AFE芯片串数技术的引入，可以有效提升系统的整体性能和稳定性，同时也为系统的功能拓展和升级提供了更灵活的解决方案。
本文将重点介绍AFE芯片串数技术的基本概念、作用和应用领域，旨在帮助读者更深入地了解这一重要的数字信号处理技术，并为未来的应用和研究提供参考和启发。
1.2 文章结构本文主要包括三个部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分，将对afe芯片串数进行概述，介绍文章的结构和目的，引领读者进入主题内容。
正文部分将详细讨论什么是afe芯片串数，以及其作用和应用领域。
通过对相关概念和技术的介绍，帮助读者更深入地了解afe芯片串数的重要性和价值。
在结论部分，将对afe芯片串数的重要性进行总结，并展望其未来发展前景。
最后得出结论，强调afe芯片串数在现代科技发展中的重要地位和作用。
1.3 目的：本文旨在探讨afe芯片串数在电子领域中的重要性和应用价值。
通过深入分析afe芯片串数的定义、作用和应用领域，希望读者能够更加全面地了解这一技术，并意识到其在各种电子产品中的关键作用。
同时，希望通过对afe芯片串数的研究，为相关领域的技术人员和研究者提供参考和借鉴，促进该技术在未来的发展和应用。
通过本文的撰写，旨在促进afe 芯片串数技术的推广和发展，为电子领域的创新和进步贡献力量。
2.正文2.1 什么是afe芯片串数在电子设备中，AFE (Analog Front End) 芯片是指用于接收、处理和传输模拟信号的电路。
AFE芯片串数指的是在一定的串行接口上连接多个AFE芯片，以实现数据的并行传输和处理。
4～20mA输入的I/V转换前置处理电路作者：北京江雪山摘自：中电网在与电流输出的传感器接口的时候，为了把传感器(变送器)输出的l~l0mA或者4~20mA电流信号转换成为电压信号，往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路，图1就是这种电路最简单的应用示意图。
仅仅使用一只I/V转换取样电阻，就可以把输入电流转换成为信号电压，其取样电阻可以按照Vin／I=R求出，Vin是单片机需要的满度A／D信号电压，I是输入的最大信号电流。
这种电路虽然简单，但是却不实用，首先，其实际意义是零点信号的时候，会有一个零点电流流过取样电阻，如果按照4~20mA输入电流转换到最大5V电压来分析，零点的时候恰好就是1V，这个1V在单片机资源足够的时候，可以由单片机软件去减掉它。
可是这样一来。
其有用电压就会剩下5-1=4V而不是5V了。
由于单片机的A／D最大输入电压就是单片机的供电电压，这个电压通常就是5V，因此，处理这种简单的输入转换电路时比较麻烦。
为了达到A ／D转换的位数，就会导致芯片成本增加。
解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。
增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。
以4～20mA例，图B中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω，这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。
因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。
．同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。
前置放大电路1. 简介前置放大电路是电子电路中常见的一种放大电路，主要用于增加信号的幅度。
它通常作为整个电子系统的第一级放大器，用于将输入信号放大到足够的幅度以供后续电路处理。
在本文档中，我们将介绍前置放大电路的基本原理、工作原理和一些常见的应用场景。
2. 基本原理前置放大电路的基本原理是利用一个放大器将输入信号放大到期望的幅度。
放大器可以使用不同的工作原理，包括晶体管、操作放大器等。
在晶体管放大器中，通常使用双极性晶体管作为放大器的核心元件。
它通过控制基极电流来控制晶体管的放大倍数。
输入信号通过耦合电容输入到基极，经过放大后输出到负载电阻。
在操作放大器放大电路中，操作放大器作为放大器的核心元件。
它具有高增益和低失真的特点，常用于前置放大电路。
输入信号通过噪声和衰减电网耦合到操作放大器的非反相输入端，输出信号则从反相输入端获取。
3. 工作原理前置放大电路的工作原理可以总结为下面几个步骤：1.输入信号通过耦合电容输入到放大器电路中。
2.放大器将输入信号放大到期望的幅度。
3.放大后的信号输出到负载电阻，可以供给后续电路处理或连接到输出设备。
在放大器的工作过程中，需要注意以下几个关键因素：•放大倍数：表示输入信号经过放大器后的增益。
•输入阻抗：放大器对输入信号的阻抗要足够高，以避免对信号源的削弱。
•输出阻抗：为了能够更好地驱动负载电阻，放大器的输出阻抗要尽量低。
•频率响应：放大器在不同频率下的放大倍数应保持稳定。
4. 应用场景前置放大电路在电子电路中有广泛的应用，下面是几个常见的应用场景：4.1 音频放大器在音频系统中，前置放大电路通常用于放大音频信号，以提升音频设备的音质和音量。
它可以将来自音源的微弱音频信号放大到足够的幅度，以供后续放大器和扬声器驱动。
4.2 无线通信系统前置放大电路在无线通信系统中常用于放大接收信号，以提高接收灵敏度。
它可以将微弱的无线信号放大到一定的幅度，以供后续解调器和处理电路使用。
模拟信号调理电路设计与优化一、引言模拟信号调理电路是将原始模拟信号通过各种技术手段进行放大、滤波、放大和线性度修正等处理，以便使信号适应后续数字转换或传输的要求。
本文旨在探讨模拟信号调理电路的设计与优化方法，以提高信号质量和系统性能。
二、模拟信号调理电路的基本组成1. 信号输入模拟信号调理电路的第一步是信号输入，通常是通过传感器、采集模块等获取实际世界中的模拟信号。
此时，需考虑信号的幅值范围、频率特性和噪声等因素。
2. 前置放大器前置放大器用于增加信号的幅值，提高信号与噪声的比值。
在设计前置放大器时，需要考虑放大倍数、频率带宽和噪声等参数，并选择合适的放大器类型和电路拓扑。
3. 滤波器滤波器用于去除信号中的噪声和不需要的频率成分。
根据信号特性和应用需求，可以选择低通、高通、带通或带阻滤波器，并进行滤波器的参数调整和优化。
4. 线性度修正电路线性度修正电路用于处理信号的非线性特性，使信号输出与输入之间保持更好的线性关系。
在设计线性度修正电路时，需考虑非线性失真的原因和类型，选择适当的补偿电路并进行参数调整。
5. 后置放大器后置放大器用于增加信号的幅值，以满足后续的数字转换或传输要求。
在设计后置放大器时，需根据信号幅值范围和输出要求选择合适的放大器类型和电路拓扑，并进行增益和带宽的优化调整。
6. 输出接口输出接口是将处理后的模拟信号转换为数字信号或传输给后续系统的关键部分。
根据应用需求，可以选择模数转换器、数模转换器、通信接口等，并进行电平匹配和滤波设计。
三、模拟信号调理电路的设计方法1. 系统分析在进行模拟信号调理电路设计前，需对待处理信号进行系统分析。
包括信号的频率范围、幅值范围、噪声来源和特性等。
通过系统分析，可以明确设计的目标和要求，并为后续的电路设计提供依据。
2. 电路选型根据信号特性和系统要求，选择合适的前置放大器、滤波器、线性度修正电路和后置放大器等电路模块。
考虑电路性能、成本和可靠性等因素，进行电路选型和配置设计。
正弦 SINE300 型 7.5kW 变频器的电流检测电路电源/驱动板与主板 MCU 由 J2、J5 排线端子连接，J2 端子排之前的位于电源/驱动板的部分为电 流检测的前级电路，J5 端子以后的位于 MCU 主板的部分为后级电路。
但考虑电路的衔接及电路分类、 信号流程分析的方便，将正弦 SINE300 型 7.5kW 变频器电流检测与保护电路，分为前置电流检测电 路、电流检测模拟信号处理电路一、电流检测模拟信号处理电路二、电流检测开关量信号形成电路等 四个部分， 旨在分析和说明本例机型对前置电路所输出的电流检测信号， 在后续电路不同的处理方法， 以生成模拟或开关量的多路电流检测信号，提供 MCU 内部运算控制、显示、故障报警、停机保护所 需的各种信号。
U +R21 1501C29Z23C25 C261 Vc1 Vc2 8R11 2 in1 out1 7 6803 in2 out2 6U6 1/4 4 Ve1 Ve2 5R30 C2010022002J2/J528W*R1922002U6 1/4LF347V+R37 1501 C103Z24V0C32 C341 Vc1 Vc2 8 2 in1 out1 7 68013 in2 out2 6 U6 1/4 4 Ve1 Ve2 5R6 CC1031002图 1 前置电流检测电路R180 10026- 7 + 5R441201 R19 1201R436801 R22 6801 R39 1201 R41 1201- 1+U5 A7840U7 A7840J2/J5 25J2/J5 26- +12R62 1201R27 1201U0U*R38 680R42 1501R34 1501R207 1002R24 1002R191 2002 R210 1201 R40 6801 LF347LF347V*+5V+5VC40C27C106C112R209WIVIUIR60C23R63 WR7UU13 142 31、前置电流检测电路(见上图 1 )前置电流检测电路，即 J2/J5 端子排之前、位于电源/驱动板的电流检测电路，由电流采样电阻、线性光耦合器、运放电路等组成。
前置放大电路的主要用途及形式
前置放大电路是一种电子电路，主要用于放大输入信号的幅度，并将其输出给后续的放大器或处理电路。
它可以用于各种应用，包括音频放大、通信系统、测量仪器和放大器等。
前置放大电路的形式可以有多种，根据其功能和应用需求的不同，可以采用不同的电路结构和元件组成。
以下是几种常见的前置放大电路形式：
1.共射极放大器：使用一个晶体管（如NPN型）作为放大器的核心元件，输入信号通过输入电容耦合到晶体管的基极，输出信号从晶体管的集电极获取。
这种形式的前置放大电路具有较高的电压增益和较低的输出阻抗，适用于高增益的放大要求。
2.共基极放大器：同样使用一个晶体管作为放大器的核心元件，输入信号直接耦合到晶体管的基极，输出信号从晶体管的发射极获取。
这种形式的前置放大电路具有较低的输入阻抗和较高的电流增益，适用于高阻抗信号源的放大要求。
3.共栅极放大器：使用一个场效应管作为放大器的核心元件，输入信号通过输入电容耦合到场效应管的栅极，输出信号从场效应管的源极获取。
这种形式的前置放大电路具有较高的输入阻抗和较低的输出阻抗，适用于对输入信号的驱动能力要求较高的场合。
除了以上几种形式外，还可以根据具体应用需求设计其他类型的前置放大电路，如差分放大器、共模放大器等。
不同形式的前置放大电路各有优缺点，适用于不同的应用场景。
模拟电路的设计和应用模拟电路是电子电路的重要分支，它通常是指用模拟信号处理的电路，可以对输入信号进行各种操作，例如放大、滤波、运算等等。
模拟电路在现代电子系统中使用广泛，包括音频放大器、收音机、电视机、无线电接收器、整流器、数据转换器等等。
模拟电路的设计模拟电路的设计需要考虑的因素很多。
其中最基本的是选择和配置各个元器件。
元器件的选择和配置要考虑到电路的需求、性能、功率和可用性。
另外，在设计过程中需要考虑到电路的电磁兼容性、可靠性和稳定性等方面。
最后，需要对设计的电路进行实验验证和调试。
在实际的设计过程中，可以使用各种工具辅助设计。
这些工具包括模拟器、绘图软件、仿真器、计算器等等。
其中模拟器可以帮助设计者在没有实际器件的情况下模拟电路运行的行为。
绘图软件可以帮助设计者绘制电路图和标注元器件。
仿真器可以对电路进行类似实验的仿真，并输出参数和结果。
计算器可以帮助设计者进行各种计算。
模拟电路的应用模拟电路在现代电子系统中使用非常广泛。
下面我们来看一些典型的应用场景。
音频放大器音频放大器是指将输入的音频信号放大的电路。
这种电路需要满足的要求是音质好、功率大、噪声小等。
它通常由一个前置放大器和一个功率放大器组成。
收音机收音机是一种接收广播电台信号的设备。
它需要用到一系列的模拟电路，如放大、混频、解调等等。
电视机电视机是一种接收电视信号并显示的设备。
它需要用到的模拟电路包括调谐、放大、同步等等。
这些电路都需要满足高精度、高速、低噪声等要求。
无线电接收器无线电接收器是一种可以接收无线电信号的设备。
它需要用到的模拟电路包括接收、放大、解调等等。
这些电路需要满足高灵敏度、低噪声、高抗干扰等要求。
模拟电路的未来随着人们对高品质、高性能电子设备的要求越来越高，模拟电路的应用范围也在不断扩大。
同时，随着新材料、新技术的不断推出，模拟电路的设计和应用也在不断创新。
未来，模拟电路将会更加智能、高效、可靠。
它将会成为电子系统中不可或缺的重要组成部分，为人们带来更加便捷、高品质的生活和工作体验。
收稿日期:2015-07-02;修订日期:2015-08-10作者简介:孙 韩(1994-),女,安徽合肥人,研究方向:通讯系统原理与设计、嵌入式开发、自动控制。
基金项目:安徽大学2013年大学生科研训练计划项目“压缩感知用于频谱检测方案的研究”(编号:kyx12013034)。
第33卷 第4期2015年8月江 西 科 学JIANGXI SCIENCEVol.33No.4Aug.2015 doi :10.13990/j.issn1001-3679.2015.04.032微弱信号检测前置处理模块电路设计孙 韩(安徽大学电子信息工程学院,230601,合肥)摘要:从Y 光纤斐索型激光干涉微振动检测仪的微弱信号检测实际需求出发,基于高速DSP 数据采集与处理系统,采用集成运放芯片AD620,设计了一种能实现前置放大、带通滤波、电平抬升、增益可调等功能的前置处理模块电路。
经实验测试,该电路设计具有抑制噪声、抗干扰能力强,信号放大、带通滤波效能高等的优点,能有效进行微弱信号前置放大、去噪等处理,为后续A /D 转换和高速DSP 数据采集奠定基础。
关键词:微小振动测量;微弱信号检测;前置处理模块;电路设计中图分类号:TN248 文献标识码:A 文章编号:1001-3679(2015)04-598-04Pre⁃processing Module Circuit Design of Weak Signal DetectionSUN Han(School of Electronic Information Engineering Anhui University,230601,Hefei,PRC)Abstract :According to the actual demand of weak signal detection of Y type optical fiber Laser in⁃terference micro vibration detector,based on high⁃speed DSP data acquisition and processing system,using the integrated operational amplifier AD620chip,a kind of pre⁃processing module circuit which can realize function of pre⁃amplifier,band⁃pass filter,level up and gain adjustable is designed.Through experimental test,the circuit designed in this paper has a strong suppress noise and anti⁃in⁃terference ability,the advantages of signal amplification and band⁃pass filtering efficiency higher.It can also effectively amplify a weak signal and suppress the noise,and lay a foundation for subsequent A /D conversion and high⁃speed DSP data acquisition.Key words :micro vibration measuring;weak signal detection;pre⁃processing module;circuit design0 引言微振动测量广泛应用于石油勘探,各种发电机组、机床及桥梁的振动监测,高层建筑晃动测试,船舶及飞机等的发动机振动分析中。
模拟语音信号处理电路设计湖北民族学院信息工程学院电子线路课程设计实验报告实验名称：模拟语音信号处理电路设计姓名：霍敏学号：K030841410专业：电气工程及其自动化指导教师：易金桥实验时间：2010年10月一、设计任务与要求功能要求：设计一个模拟语音信号产生电路，信号频率可调，经滤波和功率放大处理后，最后采用扬声器输出，并设计一个直流稳压电源给整个电路供电。
系统框图如下。
技术指标：1.模拟语音信号发生器输出正弦信号，其频率调节范围为50Hz-15kHz，供电电压为5V，输出信号Vp-p=5V；2.滤波器的截止频率f H=3000Hz,f L=300Hz，阻带衰减速率为-40dB/10倍频程，供电电压±12V；3.功率放大器Vi=0.2V，RL=8Ω（即扬声器），Po≥2W，γ<3%，供电电压±12V，采用集成功放LM386设计。
4.直流稳压电源采用集成三端稳压器，输出电压为±12V，+5V，的Iomax=0.2A，，+5V的Iomax=0.5A；纹波电压△Vop-p≤5mV，稳压系数Sv≤5Ｘ10-3。
二、实验原理此电路由模拟语音信号产生电路、滤波器、功率放大电路、直流稳压电源组成。
在试验中由模拟语音信号产生电路产生频率为50HZ~15KHZ的正弦波，然后经过低通滤波器和高通滤波器、最后产生300Hz ~3000Hz的波形，由于要求带宽范围很广，采用一级二阶高通滤波器和一级低通滤波器相极级联的方法，获得所要的波段，滤波器的带宽有两个滤波器的截止频率锁决定。
最后经过功率放大器进行放大。
原理图三、设计方法与过程A、带通滤波器的设计由于要求带宽范围很广，采用一级二阶高通滤波器和一级低通滤波器相极级联的方法，获得所要的波段，这时滤波器的阻带衰减为-40dB/10，速率滤波器的带宽有两个滤波器的截止频率锁决定。
A(1)低通滤波器由图5.6.4（b）得f0=300hz时，C=0.068uF.对应参数K=5查设计表5.6.4得Av=1时，电容=0.00C，R1=4.422，R2=5.399，将上述电阻值乘于参数K=5，得R1=8.5K，R2=32.4K，C=2.5nfA(2)高通滤波器同理，由计算得高通滤波器的R1=5.62K，R2=11.3K，C=68nFB 、模拟语音信号产生电路此电路由555定时器产生方波信号，在经过积分电路变为正弦波。
