信号检测与处理电路-2

论音频信号的反相检测与处理随着广播技术的不断发展，人们对广播信号的音质要求也越来越高，随着调频接收机的普及，人们把从最初对调幅广播的喜爱也转移到了调频广播上，与调幅广播相比，调频广播是高品质广播，具有抗干扰能力强，可以实现立体声广播等优点，就我台而言，目前调频广播已覆盖全省85﹪以上，对我台广播事业发展起到了一定的推动作用，而信号反相问题也一直困扰我台，据了解，其他电台也面临着同样问题，目前，没有有效的措施来改善现状，节目上只能在管理加大力度，尽量少出现问题，技术上只能在发现反相时利用反相线暂时处理，待反相结束后重新恢复，往往信号反相现象反映到技术值班面前时，已过去了几分钟甚至十几分钟时间，这无疑已造成了劣播现象。

鉴于此种情况，我开始对国内外的一些音频设备进行考察，目前，还没有关于音频信号反相的处理设备。

于是我查阅了一些的国内、外的技术资料，做了一些仿真试验，终于研制出了一种简便的《音频信号的反相检测与处理》电路，本电路具有三大特点1、本电路线路简单，操作简便、运行稳定、造价低廉；2、本电路能及时检测到反相信号并做出快速响应，不会出现劣播现象；3、本电路不对播出系统中的音频信号进行处理，因此，不影响原播出系统的通路指标。

电路整体方框图见《图一》就信号反相来讲，造成信号反相的原因一般有三种，第一是直播室调音台被人为误动作，出现信号反相现象，特别是模拟调音台最易出现此类现象。

现在大型电台所使用的直播室调音台技术含量都高，一般都具有功能锁，技术人员调整时把一些不常用的功能都已上锁，信号反相现象基本已杜绝。

第二是设备通路，一般是音频设备之间连接时信号正负极接反，特别是矩阵连接，由于输入输出信号线特别多最易出错，在测试通路时这种现象就能得到纠正。

第三是自动播出信号，这一部分来自于录播节目，反相信号绝大部分都是它造成的，因此，控制住自动播出信号基本上就杜绝了反响现象的发生。

目前各大电台对音频信号的监测分为两种，一种为视觉监测（彩条监测），一种为听觉监测（音箱），就我台而言监测信号有八路，如此众多信号根本就无法判断某一路信号某一段时间发生了反相。

变频器检测电路例举故障检测电路的主体电路还是由由运算放大器构成，通常，运算放大器被接成以下几种类型的电路，完成着对信号模拟放大、比较输出和精密整流三种工作任务。

一、反相放大器电路：图6.19 运算放大器反相放大电路运算放大器，具有输入阻抗高（不取用信号源电流）、输出阻抗低（负载特性好）、放大差模信号（两输入端信号之差）、抑制共模信号（两输入端极性与大小相同）和交、直流信号都能提供线性放大的优良特性。

上图（ 1 ）、（2 ）、（3 ）、在电路形式上为反相放大器，输出信号与输入信号相位相反，又称为倒相放大器。

电路对输入电压信号有电压和电流的双重放大作用，但在小信号电路中，只注重对电压信号的放大和处理。

电路的电压放大倍数取决于R2 （反馈电阻）与R1 （输入电阻）两者的比值。

R3 为偏置电阻，其值为R1 、R2 的并联值。

因R2 、R1 的选值（比值）不同，可完成三种信号传输作用，即构成反相放大器、反相器和衰减器三路信号处理电路。

（1 ）电路为反相放大器电路，电路放大倍数为 5 ；（ 2 ）电路为倒相器，对输入信号起到倒相输出作用，无放大倍数，不能称为放大器了。

或输入0 ∽5V 信号，则输出0 ∽-5V 倒相信号；（ 3 ）电路为衰减器电路，若输入0 ∽10V 信号，输出0 ∽-3 。

3V 倒相信号，为一个比例衰减器。

图（1 ）、（2 ），（3 ）电路，有两个特征： 1 、输入、输出信号反相； 2 、无论是放大或衰减或倒相电路，输出信号对输入信号维持一个比例输出关系，可以笼统地称为反相放大器，因为倒相器的放大倍数为 1 ，而衰减器恰恰也是利用了电路的放大作用。

有趣的是，此三种反相放大器，在电流、电压检测电路中，都有应用。

以电流检测电路为例：这是因为，串于三相输出端的电流互感器内置放大器，输出信号已达伏特级的电压幅度，而CPU 的输入信号幅度又须在5V 以下的电压幅度内，故反续电流信号处理电路，有的采用了有一定放大倍数的反相放大器；有的采用了倒相器电路，只是根据CPU 输入电压信号极性的要求，只对信号进入了倒相处理，并不须再进行放大；部分电路为适配后级电路的信号幅度范围，甚至采用了衰减器电路，对电流互感器来的电压信号衰减一下，再送入后级电路。

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。

UIWIVI图1 前置电流检测电路1、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。

本例机型的前置电路，只在U、V输出电流回路串接了R7、R60两只电流采样电阻，未采集W相电流检测信号。

或者说，省去了W相的直接电流采样电路，而由采集到的U、V相电流信号，“间接合成”出W相信号。

由电工-正弦交流理论可知，三相交流电具有固定的空间/电气相位关系，并相互构成电流回路，任意两意交流电中必定包含了第三相交流电的信息，在已知U、V相交流值的情况下，可由计算得出W相的交流值。

U、V相输出电流信号，在电流信号采样电阻R7、R60上转化为数十毫伏级的微弱电压信号，送入由线性光耦合器U5、U7的输入侧，经光、电隔离和放大处理后，输出差分信号再送入后级U6内部两级运算放大器构成的差分放大器，形成UI、VI电流检测信号；UI、VI电流检测信号，先送入加法器电路U6（由U6的12、13、14脚内部电路和外围元件组成），经过矢量加减，得到“合成”W相电流检测信号WI，然后UI、VI、WI等3相输出电流检测信号，经J2/J5排线端子的25、26、28脚，输入MCU主板电路。

如何应对表面肌电信号检测电路中的信号失真问题表面肌电信号（Surface Electromyography，简称sEMG）检测电路中的信号失真问题一直是该领域的研究热点之一。

sEMG技术可用于获取人体肌肉活动的电信号，广泛应用于运动医学、康复工程和人机交互等领域。

然而，由于多种原因，sEMG信号在检测过程中容易受到干扰和失真。

本文将探讨如何应对表面肌电信号检测电路中的信号失真问题，并提供一些解决方案。

一、信号失真的原因分析1. 电极接触不良：电极与皮肤之间的接触不良是导致信号失真的主要原因之一。

接触不良可能是由于电极表面附着物、皮肤表面脏污或电解质干涸等原因引起的。

2. 电源电压波动：电源电压波动会导致检测电路中的信号失真。

当电源电压不稳定时，会影响到信号放大器的工作和输出结果。

3. 噪声干扰：环境噪声和电气噪声都会对sEMG信号的质量产生影响。

环境噪声来源于外部环境的干扰，如电源线和电子设备的辐射。

电气噪声则是由于电路、电源等元件的设计不佳引起的。

二、应对表面肌电信号检测电路中信号失真问题的解决方案1. 电极选用与电极贴附技巧：选择合适的电极对信号质量至关重要。

应选择具有良好导电性能、低噪声和长时间稳定性的电极。

同时，应保证电极与皮肤接触良好，可以通过用擦净皮肤、加湿、使用电极贴片胶带等方法来提高接触质量。

2. 信号放大器设计：优化信号放大器的设计可以减小信号失真。

采用低噪声放大器、防干扰设计和有效的滤波技术等手段可以提高信号放大器的性能。

此外，合理选择电源电压、采用稳定的电源电压来源也能减小电源电压波动对信号质量的影响。

3. 噪声滤波技术：应用滤波技术可以去除环境噪声和电气噪声。

常用的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器等。

选择合适的滤波器类型和参数可以将噪声滤除，提高信号质量。

4. 数据处理方法：合适的数据处理方法可以改善信号失真问题。

例如，使用差分放大技术可以消除共模噪声；采用数字滤波器可对数模转换进行滤波和降噪等。

表面肌电信号检测电路的多通道与多传感器设计表面肌电（surface electromyography，sEMG）信号是一种用于检测肌肉活动的信号，常用于医学、康复和运动科学等领域。

在设计表面肌电信号检测电路时，采用多通道与多传感器的设计方案能够提高信号质量和测量准确度，本文将就此进行探讨。

一、多通道设计在表面肌电信号检测电路中，多通道设计能够同时采集来自不同位置的肌肉信号，从而提供更全面和准确的肌肉活动信息。

多通道设计的核心是模拟前端电路，它能够放大和滤波输入信号，并将信号转化为数字形式供后续处理。

为了实现多通道设计，可以采用多路放大器来处理不同通道的信号。

每个放大器的增益和滤波频率可以针对不同通道进行调整，以满足不同肌肉信号的特征。

此外，为了减少通道间的干扰，还可以采用差动放大器架构。

差动放大器通过比较两个输入信号的差异来消除共模干扰，提高信号的抗干扰能力。

二、多传感器设计多传感器设计能够进一步提高表面肌电信号的检测能力。

通过在不同位置放置多个传感器，可以同时监测多个肌肉的活动情况，从而获得更为准确的肌肉活动模式。

多传感器设计需要考虑传感器的选型和布局。

选择合适的传感器能够提高信号的灵敏度和稳定性。

常用的肌电传感器包括干式电极和湿式电极，它们具有不同的特点和适用范围。

在布局方面，应根据监测目标和肌肉结构来确定传感器的位置，确保能够充分覆盖所需监测的肌肉区域。

为了实现多个传感器的数据采集和处理，可以采用多通道数据采集系统。

该系统能够同时读取并存储多个传感器的信号，以供后续的信号处理和分析。

在选择数据采集系统时，需要考虑输入通道数、采样频率和数据传输方式等因素，以满足实际需求。

三、综合设计方案在实际应用中，多通道与多传感器的设计方案可以综合使用，以实现更为全面和准确的表面肌电信号检测。

这样的设计方案能够充分利用现有的技术手段，提高信号的采集和处理效果。

综合设计方案的实现需要兼顾多通道电路和多传感器布局的要求。

液晶彩电信号处理与控制电路概述 液晶彩电信号处理与控制电路主要包括输入接口电路、公共通道电路、视频解码电路、Ａ／Ｄ转换电路、去隔行处理电路、ＳＣＡＬＥＲ电路、微控制器电路和伴音电路等，这些电路一般安装在一块电路板上，此电路板一般称之为“主板”。

主板电路是液晶彩电最关键、最复杂的电路部分，作为维修人员，必须掌握其基本工作原理与信号流程。

第一节液晶彩电输入接口电路介绍 液晶彩电与其他设备之间连接使用，接收视频和音频信号需要通过特定标准的结合方式来实现，这些拥有固定标准的输入方式就是输入接口。

液晶彩电的输入接口负责接收外来视频和音频信号，常见的输入接口有ＨＤＭＩ接口、ＤＶＩ接口、ＶＧＡ接口、ＹＰｂＰｒ色差分量输入接口、Ｓ端子接口、ＡＶ音频／视频输入接口、ＡＮＴ天线输入接口、ＲＳ－２３２Ｃ接口等，此外，一些多媒体娱乐功能丰富的液晶彩电产品还配有ＵＳＢ接口、ＩＥＥＥ　１３９４接口和读卡器插槽等。

图３－１是Ｐｈｉｌｉｐｓ　３２ＴＡ２８００液晶彩电各输入接口示意图。

图３－１　Ｐｈｉｌｉｐｓ　３２ＴＡ２８００液晶彩电各输入接口示意图 从图中可以看出，Ｐｈｉｌｉｐｓ　３２ＴＡ２８００液晶彩电设置有ＡＶ１、Ｓ－Ｖｉｄｅｏ、ＹＰｂＰｒ、ＤＳＵＢ（ＶＧＡ）、ＤＶＩ－Ｄ等多个输入接口。

下面对液晶彩电中常用的输入接口作一简要介绍。

一、ＡＮＴ天线输入接口 ＡＮＴ天线输入接口也称ＲＦ射频接口，是家庭有线电视采用的接口模式。

ＲＦ的成像原理是将视频信号（ＣＶＢＳ）和音频信号相混合编码后输出，然后在显示设备内部进行一系列分离／解码的过程输出成像。

由于步骤烦琐且音、视频混合编码会互相干扰，所以它的输出质量是最差的。

目前生产的液晶彩电都具有此接口，接收时，只需把有线电视信号线连接上，就能直接收看有线电视。

ＡＮＴ天线输入接口外形如图３－２所示。

图３－２　ＡＮＴ天线输入接口二、AV接口 ＡＶ接口是液晶彩电上最常见的端口之一，标准视频接口（ＲＣＡ）也称ＡＶ接口，通常都是成对的白色的音频接口和黄色的视频接口，它通常采用ＲＣＡ（俗称莲花头）进行连接，使用时只需要将带莲花头的标准ＡＶ线缆与相应接口连接起来即可。

一、实验目的1. 了解信号选通电路的基本原理和组成；2. 掌握信号选通电路的设计方法和应用；3. 通过实验验证信号选通电路的性能，并分析其优缺点。

二、实验原理信号选通电路是一种用于提取或抑制信号中特定频率分量的电路。

其主要功能是根据输入信号频率与预设频率之间的关系，选择性地通过或阻断信号中的特定频率分量。

信号选通电路主要由以下几部分组成：1. 选频网络：用于选择特定频率的信号分量；2. 放大器：用于放大信号；3. 有源滤波器：用于对信号进行滤波处理；4. 信号检测电路：用于检测选通后的信号。

三、实验仪器与设备1. 信号发生器：用于产生不同频率的信号；2. 示波器：用于观察和分析信号；3. 数字多用表：用于测量电压、电流等参数；4. 信号选通电路实验模块。

四、实验内容与步骤1. 实验一：观察信号选通电路的基本特性（1）连接实验模块，设置信号发生器产生一个频率为f1的信号；（2）观察示波器上的信号波形，记录下信号的基本特性；（3）调整选频网络，观察信号选通电路对f1频率信号的影响；（4）改变信号频率，观察信号选通电路对不同频率信号的选择性。

2. 实验二：研究信号选通电路的抑制特性（1）连接实验模块，设置信号发生器产生一个频率为f1的信号；（2）调整选频网络，使信号选通电路对f1频率信号有选择性通过；（3）在信号选通电路的输入端引入一个频率为f2的干扰信号；（4）观察示波器上的信号波形，分析信号选通电路对干扰信号的抑制效果。

3. 实验三：研究信号选通电路的滤波特性（1）连接实验模块，设置信号发生器产生一个频率为f1的信号；（2）调整选频网络，使信号选通电路对f1频率信号有选择性通过；（3）在信号选通电路的输入端引入一个频率为f2的干扰信号；（4）观察示波器上的信号波形，分析信号选通电路对干扰信号的滤波效果。

五、实验结果与分析1. 实验一结果与分析通过观察信号选通电路对不同频率信号的选择性，可以得出以下结论：（1）信号选通电路能够根据预设频率选择性地通过或阻断信号中的特定频率分量；（2）信号选通电路对信号的选择性受选频网络的影响。

电气火灾信号检测方法及硬件电路设计晋会杰【摘要】首先分析了电气火灾形成原因,从各种电气故障的外在表现中寻找规律,得出能够实现电气火灾的相关检测量:电弧检测(超声和紫外)、输电线温度检测、烟雾检测、剩余电流检测.其次,根据确定的检测量,对相关的传感器进行选型与相关信号调理电路的设计和测试.【期刊名称】《铜陵学院学报》【年(卷),期】2018(017)001【总页数】3页(P114-116)【关键词】电气火灾;检测;剩余电流【作者】晋会杰【作者单位】商丘工学院,河南商丘 476000【正文语种】中文【中图分类】TP216+.3一、引言从2005年到2015年的这十年间，我国公安消防机关所调查的97万余起火灾事故中，电气火灾有24万起，所占比例已经高达24.7%，而由于电气火灾造成的经济损失则占火灾总损失的36.9%[1]。

为减少人员伤亡和财产损失，对电气火灾实施监控报警或预警已经成为重点研究对象，而报警或预警系统中相关信号的检测是一个重要的环节，本文对根据电气火灾的现象归纳出检测对象，对不同检测对象提供了检测方法，并设计了相应的检测电路。

电气火灾一般由短路故障、过载故障、绝缘故障、接触电阻故障、正弦波畸变故障等原因引起。

这些故障产生的现象主要是高温、电弧、超声、紫外、烟雾、漏电流。

漏电流产生时因不能确定漏电位置，通常不能直接测量，可选用剩余电流的测量来反映出异常漏电流的存在。

下面将对这些参量进行分析并对相应的硬件检测电路进行设计。

二、信号检测（一）温度检测电气火灾的发生通常是由于电气故障异常高温引起[2]，因此温度的检测尤为重要。

考虑到外界环境的温度对检测影响（主要是季节不同以及一天中温度波动），外界温度的变化一般总是缓慢变化的，电气故障引起的供电线路温度变化往往是较为快速的。

这里采用温度变化率和最大允许工作温度来反映供电线路是否有可能发生电气火灾。

因该装置安装在低压配电柜内，温度检测也可反映出配电柜内的异常温升。

如何应对表面肌电信号检测电路中的共模干扰与运动伪迹在表面肌电信号检测电路中，常常会遇到两个主要的问题，即共模干扰和运动伪迹。

这两个问题都会对肌电信号的准确性和可靠性产生一定的影响。

本文将介绍如何应对这两个问题，以提高表面肌电信号检测的质量。

一、共模干扰的原因及影响共模干扰是指来自其他电源或信号源的干扰信号，与待检测信号在同一路径上进行传输，导致干扰信号与待检测信号叠加在一起。

其主要原因包括电源电压噪声、地线干扰、交流电源波动等。

共模干扰会导致肌电信号的偏移、失真和噪声增加，从而降低信号的可靠性和准确性。

为应对共模干扰问题，以下是一些常见的解决方法：1. 使用差分放大器差分放大器是一种常用的抑制共模干扰的方法。

它通过将待检测信号与一个相位相反的干扰信号进行相减，抵消共模干扰信号。

差分放大器具有抑制共模干扰、增益稳定等优点，能有效提高表面肌电信号的质量。

2. 滤波器的应用在表面肌电信号检测电路中，滤波器的应用可以减少共模干扰的干扰信号。

可采用带通滤波器、陷波滤波器等滤波器来滤除共模干扰信号，保留所需的肌电信号。

滤波器的设计需要根据具体的实际情况和要求进行。

3. 地线设计与布局良好的地线设计与布局可以减少地线干扰对肌电信号的影响。

合理选择接地点、减小接地回路面积、减少共地干扰等，都有助于降低共模干扰的发生。

二、运动伪迹的原因及影响运动伪迹是指在进行肌电信号检测过程中，由于肌肉运动引起的电极位置变动而产生的干扰信号。

运动伪迹的主要原因包括电极位置移动、电极与皮肤之间的接触不良等。

运动伪迹会导致信号波形的畸变、幅值变化和噪声增加，从而影响肌电信号的研究和分析。

为了解决运动伪迹问题，以下是一些常见的对策：1. 敏感电极的选择在肌电信号检测中，选择合适的电极类型对减少运动伪迹有重要意义。

例如，湿电极具有良好的导电性和接触性能，能够减少运动引起的接触不良。

干电极则更适合长时间监测，但容易受到运动伪迹的干扰。

2. 电极固定技术采用良好的电极固定技术可以减少电极位置移动引起的运动伪迹。

（下转第232页）便携式超声诊断仪信号处理电路设计蔺超文，赵达，张宁（徐州工程学院机电学院，江苏徐州221018）摘要：为提高超声诊断仪的便携性，文章从集成化和低功耗的角度对超声信号处理电路进行了设计，采用了集成度较高的MOSFET 阵列与回波信号接收芯片，使系统电路更简洁、电路板面积更小。

关键词：超声波；低功耗；便携式化作者简介：蔺超文（1976-），男，江苏徐州人，硕士，讲师，主要研究方向：复杂系统控制技术。

超声诊断仪通过超声波与人体内组织间的相互作用而产生多普勒效应来检测人体组织结构与相关健康信息。

由于超声波对人体无电离辐射伤害，无禁忌症状，而且超声诊断时间短，相比CT 和核磁共振成像检查，超声诊断设备较为廉价，能显示断层组织不同深度的图像，除此之外，同时具有测量参数多、环境适应性强，因此在临床病理检测中得到了广泛应用。

但是，传统的基于PC 的超声诊断仪体积庞大、功耗较多、移动困难，不适用于室外、战场或医疗环境较差的山区。

为解决以上问题，本文以便携式为设计宗旨，采用微型化、功能集成化的设计思路对超声诊断仪信号处理电路进行了设计。

1便携式超声诊断仪硬件系统原理超声诊断仪的硬件电路原理图如图1所示，主要由信号处理电路、FPGA 电路和信号显示电路组成，其中信号处理电路又包括超声信号的产生与接收电路两部分。

信号产生电路产生的高压脉冲信号激励超声换能器工作，向外发射超声波；回波信号再次进入换能器，由换能器转化成电信号进入信号放大与滤波电路，再进行A/D 转换成数字信号输出到显示电路。

图1超声诊断仪硬件原理图2超声产生电路设计超声信号的产生利用了压电晶体的正压电效应。

超声产生电路要能够根据换能器的参数与系统的要求产生高频高压脉冲信号，且输出频率为换能器中心频率或中心频率的整数倍，同时激励信号波形可以调节。

按照超声换能器的发射面与接受面处于垂直位置上时，其信号接收效果最好的原理，超声探头一般有电子线阵与电子凸阵两种扫描形式。