调理电路课程设计(wurong).docVIP

华东交通大学 课程设计报告 题目： 信号调理电路课程设计 院系： 机电工程学院 专业： 测控技术与仪器 姓名： 吴荣 学号： 20080310110127 指导老师： 李鹏 周建民 同组成员： 李海桃 目 录 设计任务书 3 序言 5 一：信号调理电路方案选择 6 1.1 信号调理电路的功能及目的 6 1.2 信号调理电路的要求 7 1.3 信号调理电路的基本组成 7 1.3.1 放大电路 7 1.3.2 信号调制解调电路 7 1.3.3 滤波电路 7 1.3.4 信号调理电路工作的框架图 7 二：信号调理电路各部分电路设计 8 2.1 放大电路的设计 8 2.1.1 放大电路的基本要求 8 2.1.2 同相放大电路的设计 8 2.2 滤波器的设计 8 2.2.1 低通滤波器的设计 8 2.2.2 高通滤波器的设计 10 2.2.3 带通滤波器的设计 13 三、心得体会 15 四、主要参考文献 16 五、附录 17 附录一 17 附录二 18 设计任务书 总要求 能够独立进行系统方案的设计及论证，设计的接口电路，以及合理选择元器件，并且进行有关精度分析与讨论总任务 针对总要求进行原理及方案论证、设计、接口电路设计调试、精度分析等工作。 设计题目 四、设计内容五 设计进度六设计说明书包括的主要内容 目录 设计任务 正文（可按下列内容撰写、仅供参考） 序言 可包括系统工作原理方案设计及论证 实验或系统调试分析心得体会主要参考文献 七、考核方法 考核根据学生平时学习态度（含出勤率）、设计完成情况（、图纸说明书质量确定。 1.3.1 放大电路 由于很多信号幅度比较小,所以需要通过放大器来提高测量的精度。放大器通过匹配信号电平和A/ D 转换器的测量范围,来达到提高测量分辨率的目的。 1.3.2 信号调制解调电路 在测量中，进入测量电路除传感器输出的测量信号外，往往还有各种噪声。而传感器的输出信号一般也很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务，。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定的特征，这就是调制的主要功用。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，再经放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，着一过程称为解调。 1.3.3 滤波电路 通常被测信号是由多个频率分量组合而成的，而且在检测中得到的信号出包含有效信息外，还有噪声和不希望得到的成分，从而导致真实信号的畸变和失真。所以希望采用适当的电路选择地过滤掉不希望得到的成分或噪声。滤波和滤波器便是实现上述功能的手段和装置。其中滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。 1.3.4 信号调理电路工作的框架图 二：信号调理电路各部分电路设计 2.1 放大电路的设计 2.1.1 放大电路的基本要求 由于传感器的输出电信号是很微弱的，通常对放大电路的基本要求有1）放大电路的输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；2）稳定的放大倍数；3）低噪声；4）低的输入失调电压和失调电流，以及低的漂移；5）足够的带宽和转换速率(无畸变地放大瞬态信号)；6）高共模输入范围和高共模抑制比；7）可调的闭环增益；8）线性好、精度高等 2.1.2 同相放大电路的设计 基于以上要求和实验室条件，本次课程设计我们采用了同相放大电路。 2.2 滤波器的设计 2.2.1 低通滤波器的设计 2.2.1.1 低通滤波器的作用与组成 为了降低信号调制频率以外的高频干扰信号,加入了此低通滤波器将之滤除。低通滤波由双运放集成电路OP07构成。OP07高精度、低偏置、低功耗等特点片内集成两个运放电路,可灵活构成各类放大和滤波电路。 2.2.1.2 低通滤波器的设计 低通滤波电路如图所示： 根据课设要求可用以上二阶切比雪夫低通滤波器，其响应特性如下： 二阶切比雪夫低通滤波器响应曲线 切比雪夫滤波器的特点是在通带内，具有相等的波纹。在阶数N一定时，波纹越大，截频衰减陡度越陡。相位响应也是非线性。 在实验中，当输入频率为100Hz有效电压为0.1V的正弦波时，经过上述放大电路和低通滤波器时，可得到一频率仍为100Hz有效电压为3.598V的正弦波。 输出波形如下图所示： 而当输入频率为2000Hz有效电压为0.1V的正弦波时，经过上述放大电路和低通滤波器时，其输出很小，电压只能达到383.28mV。如下图所示： 可知，该低通滤波器设计较合理。可达到较理想的结果。 2.2.2 高通滤波器的设计 2.2.2.1 二阶高通滤波器的传递函数 由此可知，高通滤波器可以由低通滤波器以??/s代替s/?? 因此巴特沃斯或切比雪夫高通滤波器的二阶传递函数为： 2.2.2.2 高通滤波器的作用与组成 为了降低信号调制频率以外的低频干扰