弱信号尖峰检测报告

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1、电子信息工程学院硬件课程设计实验室课程设计报告题弱信号尖峰检测年级：2014级专业：电子信息工程学号：201421111046学生姓名：袁洪平指导老师：丁吴2016年09月28日一、功能与技术指标1.设计任务设计一种可以对交流模拟信号上的尖峰干扰检测的简易装置。主耍通过模拟器件设计尖峰检测电路，可实现频率为10Hz至5KHz,幅值为10mV弱信号上的尖峰出现检测，并可计算尖峰出现次数.醜放大mwc钠流比较JNU显示电路—►电路«也路—•>►电路电路示意2.设计指标要求设计准备：通过信号发生器，产生一路幅度为50mV、频率10Hz至5KHz的弱信号;另外产生一路10Hz至5K

2、Hz,幅度为500Mv的三角波为尖峰干扰信号。(1)基本指标要求(1)检测电路能够检测10Hz至5KHz幅度为500mV的尖峰存在。(2)存在尖峰吋可通过红色LH)点亮预警。(2)扩展指标要求(1)可以测试出10个尖峰，并可通过LED(或LCD)屏幕显示尖峰干扰个数，个数误差10%。(2)其他。3.设计方案说明(1)木题推荐使用集成运放电路。(2)尖峰干扰检测电路要求采用模拟方法來实现。常用的检测方法有：专用检测芯片、基本运放电路。(3)为便于各个模块的测试，所冇模块间应做成跳线连接方式。(4)弱信号通过信号源输出。二、设计方案与方案比较1.放大电路方案一：采用三级管直接搭

3、建共射放大电路，如图（1）图（1）共射放大电路这种共射放大电路搭建麻烦，放大倍数难以精确确定，不同三极管的共射放大倍数不一样。方案二：采用运放OP07搭建，OP07带宽满足题0要求，用集成运放来建立放人模块,可以很方便的通过改变电阻值來改变放大倍数，且电路简单，如图（6）。比较这两种方案我们选择方案二。2.整流电路方案一：采用四个二极管的组成的全波整流电路，如图（2）,这种电路多用于将电网（2）整流电路屮交流电整流成直流电，由于二极管的导通电压为0.7V左右，冈此该电路不适合弱信号整流。方案二：采用运放构建全波精密整流电路。由运放搭建的全波整流电路冇很多种，在这里我们选取经

4、典型全波糈密整流电路，如图(7)。这种电路的优点在于可以在R5两端并上电容滤波，此外还可以改变R5以改变放大倍数。故我们采用方案二。1.比较电路和显示电路比较电路釆用0P07为主芯片构建一个减法器，减法器正向输入端输入混合信号，反相输入端输入弱信号，这样可以减棹弱信号，最后就是剩下尖峰信号。为方便，我们采用LIW灯作为显示，将减法器得到的信号经过滞回比较器整型后驱动三极管，当检测到尖峰信号时LED灯亮。2.尖峰个数检测方案一：采用STM32单片机AD将滞回比较器整形盾产生的脉冲波进行采样，通过高低电平进行判断是否有尖峰。方案二：由于题目要求尖峰信号的频率范围是10Hz—5K

5、Hz,当频率高的时候，利用AD釆样来做速度会跟不上，因此使用STN32外部中断来检测上升沿，检测到一个上升沿就代表有一个尖峰，外部中断速度快，能达到题目要求。因此选择方案二。三、原理框图及电路图1.原理框(3)原理框2.电路”••二象:0VCC90aost^a(4)原理3.PCB板P2ga^0n6R✓vooooDOS^2NUO1D5ODO财^#u^2LO^0n5RTFIQnue1R1317#uR丨丨.0000ooo■。2>oooP5ITO0*P_LO••••Plg「•£"U3SS。—R32ot^A31R27R21TnlTn2lii3VCCVl)l)CXD1^1渦倍&尖峰检测

6、袁(5)PCB、单元电路设计与参数计算（1）放大电路放人屯路图（6）放大电路图（6）中在电路板上R2上焊接了单排座，方便换电阻，放大倍数为R2倍，改变R2的值就可改变放大倍数。（2）整流电路GNDVDDGND个波粘密.格流图（7）整流电路经典型精全波密整流电路要满足R27=R17=2R21,R19=R14,取R27=1K，R19=1K。改变R17的大小可以改变放大倍数。(3)比较电路P4GND减法器图(8)减法器为方便计算，要使得同相和反相输入端对地电阻一样。(4)显示电路100K•悦块图(9)比较显示电路为使得滞回比较器同相输入端参考电压较小，取R32=3K,R31=10

7、0K,R30=500,R30作为上拉电阻，拉高电压。显示模块的R133起到分压限流的作用。电路屮test5用于连接单片机，单片机通过检测tests处的信号来判断是否有尖峰。图(8)减法器为方便计算，要使得同相和反相输入端对地电阻一样。(4)显示电路100K•悦块图(9)比较显示电路为使得滞回比较器同相输入端参考电压较小，取R32=3K,R31=100K,R30=500,R30作为上拉电阻，拉高电压。显示模块的R133起到分压限流的作用。电路屮test5用于连接单片机，单片机通过检测tests处的信号来判断是否有尖峰