数字可编程放大器的设计与应用

数字可编程放大器的设计与应用

一、数字程控放大器设计与应用(论文文献综述)

秦宏伟[1](2021)在《宽带程控增益放大器模块设计》文中研究指明在信号检测领域中,由于原始信号的动态范围比较大,信号幅度范围波动不规则,需要随机变更放大器的增益自动适应大范围变化的模拟信号,为了使放大器能够精确控制放大倍数,实现程控增益放大,且放大倍数的步进控制在较小范围内,本文设计的程控增益放大器模块采用双模式方式工作,模式一是固定增益输出信号可变模式,模式二是固定输出信号增益可变模式。放大器模块使用STM32F407ZGT6作为微控制器,微控制器与多级可变增益放大器、固定增益放大器、峰值检测电路构成闭环控制,形成自动增益控制电路。首先对峰值检测电路输出的信号进行AD采集,其次经过DA反馈使得整个模块处于动态平衡状态,这种闭环控制系统能够精确地控制增益和输出信号,测试得到实验数据并验证结果。上位机与程控增益放大器模块通过USB-RS232串口进行通信来实现人机交互。实验结果表明该模块能够在1k Hz~20MHz频率范围内实现-20d B~60d B的增益控制;固定增益时,增益相对误差在3.0%以内;固定输出电压时,电压相对误差在3.0%以内,测试结果达到指标设计的要求,与传统程控放大器模块相比该模块具有以下优势:(1)上位机软件用Visual Studio平台下的MFC用户界面设计属于自己的上位机软件控制界面,此软件控制界面可以挂载多项硬件模块,为后续软件控制界面打下坚实的基础。上位机与程控增益放大器模块之间的人机交互可以最大程度上以人们的意愿为目的完成信息处理与管理,使程控增益放大器模块脱离独立工作的模式,更科学的杂糅到智能仪器里面进行人机交互。(2)此模块达到了宽带、高精度和高增益的性能指标,并将三者性能指标同时兼顾并优化,折中考虑性能指标使其不再单一,也为程控增益放大器模块集成化奠定基础,使该模块标准化、小型化、智能化。

张天卿[2](2021)在《井周超声成像测井仪井下控制处理电路设计与实现》文中研究指明石油作为一种不可再生的重要工业原料,在当今的工业和社会发展上具有着举足轻重的作用,保障和提高石油的勘测开采能力,对推动工业经济发展和维护社会稳定都具有着重要的意义。随着与日俱增的石油需求总量和开采强度,结构多孔、渗出率高的整装砂岩石油储藏越发难以寻求,因此,研发勘测能力更强、精准度更优、效率更高的高性能测井仪器以应对结构更复杂、测井难度更大的潜在油气储层勘测,成为各大油气勘测开采公司的关注重点。超声成像测井技术是在信息技术、电视成像技术和计算机技术等多学科科学技术发展基础上产生的新兴测井技术,是当今石油测井领域的重要分支之一。超声成像测井技术基于超声换能器技术和声波传输反射物理原理,可以通过提取超声回波关键信息以成像图的形式直观反映井壁裂缝和孔洞的储藏发育情况,具有成像分辨率高、测井信息反映直观、可靠性高等优点。本文主要对井周超声成像测井仪井下控制处理电路的硬件电路设计和主控制器软件程序设计进行论述。首先介绍论文的研究背景和课题意义,总结国内外超声成像测井技术的发展情况和研究现状,并从井周超声成像测井仪总体结构和运用的超声成像测井原理对仪器系统进行介绍。之后针对井下控制处理电路的设计指标和功能定位进行需求分析,并据此提出井下控制处理电路的总体结构设计方案和仪器工作流程规划。根据总体结构设计的硬件电路模块划分,本文重点论述各硬件功能模块的电路设计和实现情况,解释各电路模块功能实现、设计思路和工作原理。软件程序设计根据硬件功能模块设计和仪器功能需求定位,重点论述主控制器PIC单片机的用户测试程序交互通信、上位机指令解析处理、程控放大模块自动增益控制等软件程序的设计实现情况,此外还将介绍PIC在线下载程序升级功能原理和FPGA关于信号调理采集模拟通道时变增益模块的控制程序设计和实现情况。最后,本文将从实验室单板调试和井下测试仪器系统联调测试两个方面,对井下控制处理电路的功能、性能进行分析,论证各项功能的实现情况,并简要介绍调试过程中遇到的关键问题和解决方案。实验室单板调试结果和实际测试环境下的系统联调测试结果表明,井周超声成像测井仪井下控制处理电路能够满足现阶段各项设计要求。

杨瑞楠[3](2021)在《多通道高精度数据采集系统硬件设计》文中研究表明在当前日新月异的数字化发展中,对于一些关键量的准确采集成为了我们认识这个世界的关键。其中数据采集的步骤就显得尤为重要,目前,高精度的数据采集可应用于多个环境,雷达监测,电力场所,生物分析等,本设计从应用的广泛性出发,设计一款支持任意通道扫描,可以与外部调理信号一同使用,实现对大电压,小电压及非电电压的采集。本论文对标NI公司高精度数据采集板卡,实现4种量程输入,满量程误差小于0.1%,支持64路单端/32路差分信号的采集,单通道存储深度达64k Sa,支持扫描模式下的连续存储,支持多种触发模式。同时将FPGA技术的多样性与PXI总线的拓展性结合,进行模块化设计,更加方便产品的更新换代。为这一系列的数据采集系统减少开发时间。论文从硬件设计出发,结合主要功能和设计指标,制定满足设计要求的总设计方案,对每一模块进行理论分析,然后基于指标设计的分析如何更优的完成数据采集功能。具体内容包括:(1)高精度设计误差来源分析:分析了来自放大器噪声,模拟开关建立时间延迟,基准电压源引入的噪声,PCB板上的误差等。对信号源接入方式做出规划。(2)信号调理电路:主要包括输入保护电路,多路选通电路,程控放大电路与电压比较电路。使每一路信号易于驱动易于隔离,对64路通道进行了选通,将所选信号结合不同量程范围,根据电压返回值来确定具体放大倍数。(3)数据采集、存储、隔离电路:利用FPGA作为主控芯片,接收上位机的命令,分时分指令将开关动作送入模拟电路。使用基于i Coupler磁耦隔离技术的数字隔离芯片,将数字信号与模拟信号隔离,避免误差。采样完成,设计FIFO在两个不同的时钟域传输数据,将解析出的电压采样值送入上位机中。配合内部生成的地址指令,实现扫描模式下的存储。设计选取Cyclone IV系列作为系统支柱,该系列辑阵列充足,配置简单,典型功耗较小,适合应用于低成本的研究中。采用专用PCI桥接芯片完成数字接口的设计,支持PXI背板触发。每一次单通道采样过程支持最高采样率100k SPS,分辨率16bit,由上位机释放命令决定。对设计完成的系统测试,结果显示,在重要的设计功能和设计指标上,都达到了设计要求。

司涛杰[4](2021)在《高精度六位半DMM模块设计》文中认为DMM(数字多用表)因为其精度高、测量范围广的特点,被广泛应用于工业测量之中。DMM常常被赋予图形显示、数学计算等辅助功能,以适应不同的测量环境。本课题为适应特定的工业测量环境,设计了一个可实现远距离通信、可通过上位机控制的六位半DMM模块。论文从硬件入手,完成了六位半DMM模块的电压、电流、电阻测量电路以及控制电路的设计。硬件设计方案中,包括采用电阻分压网络实现大电压测量的方案、采用I/V转换电路实现电流测量的方案、采用恒流源法实现电阻测量的方案。最后完成了六位半DMM模块数据采集与控制电路具体的硬件设计。其次是六位半DMM模块的软件设计方案。其中包含了上位机软件设计方案、控制软件设计方案以及数字滤波算法的设计方案。软件设计方案中,详细说明了上位机的实现过程、控制软件的实现过程以及软件滤波算法的原理与实现过程。论文最后是对六位半DMM模块的功能与性能的测试与验证。完成了测试平台的搭建、制定了系统的功能测试方案以及电压、电流、电阻的精度验证方案,得出六位半DMM模块的功能以及性能指标都符合设计要求的结论。论文详细分析了六位半DMM模块的软硬件设计方案,并对其进行了功能以及性能的测试。最终得出结论,本次课题设计的六位半DMM模块满足设计要求中的功能以及性能指标。

姜稣仆[5](2021)在《面向超导转变边缘探测器高精度可控电流源的研究》文中研究指明超导转变边缘探测器是硬X射线自由电子激光装置(Shanghai HIgh repetitio N rate XFEL and Extreme light facility,简称“SHINE”)中部署的探测器之一,是灵敏度极高的一类低温超导探测器,广泛应用于引力波探测、毫米波观测、X射线能谱测量,暗物质测量等领域。超导转变边缘探测器的核心是超导转变边缘传感器(Transition Edge Sensor,简称“TES”)及低温读出电路超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device,简称“SQUID”)。TES与SQUID正常工作时都需要外部电源提供偏置电流使其维持在正常态和超导态的临界点即超导转变边缘。低温器件十分灵敏,偏置电流幅度的涨落将直接影响探测器的精度和稳定性。常规实验室常使用干电池与精密电阻结合的方式或采用可编程电源进行供电,但是这些方式存在灵活性差、体积大、通信能力弱以及不稳定等缺点。本文通过分析TES和SQUID对偏置电流的需求,结合程控电源的特点,设计实现了一种以PGA900芯片为核心,可以产生和检测μV/μA量级微弱信号的高精度低噪声的小型化数字电源模块。整个模块电路尺寸小于20mm2,其电压输出精度可以达到0.1μA,已成功为TES和SQUID提供偏置电流供电,并应用于DC-SQUID串联阵列的直流特性测量。为了更好地分析DC-SQUID串联阵列的直流特性,本文建立了适用于DC-SQUID串联阵列的直流关系方程,该方程以Josephson结的RSJ模型为基础,通过求解等效福克-普朗克方程,获得了高斯白噪声影响下DC-SQUID串联阵列直流特性的解析表达式,准确解出了DC-SQUID串联阵列的具体参数。本文所设计的电流源模块具有广泛的用途,不仅应用于TES和SQUID,而且还可以在其他更多的领域发挥重要作用,例如物理实验、小信号测量,精密仪器供电等。本文推导出了适用于DC-SQUID串联阵列的电路模型和解析方程,为今后DC-SQUID串联阵列的测试和筛选提供了理论依据。

俞艳东[6](2021)在《交流串联故障电弧信号采集电路设计》文中提出随着社会用电量的快速增长,电气火灾事故频繁发生。故障电弧是导致电气火灾发生的重要原因,而故障电弧的预防和监测需要对其进行有效采集。因此,本文对故障电弧信号特征进行研究分析,完成了故障电弧采集电路设计并实现了So C(System on Chip,So C)集成。根据低压交流电网环境下故障电弧信号的采集需求,本文提出了一种故障电弧信号采集电路结构,其中前端电路主要包括程控增益放大器、级联型宽带Delta-Sigma调制器和多级级联数字滤波器。针对故障电弧信号瞬时幅度波动大的特点,提出了一种能够快速调节程控放大器增益、保持电路稳定的数字控制算法。该算法引入级联型Delta-Sigma调制器的三路调制输出进行判断,能够有效避免采样波形失真。在25MHz时钟下,输入信号过大时的增益调控速度提高了33倍。此外,针对故障电弧信号采集集成度高、应用场景多样等实际需求,本文将国产CK803处理器作为系统内核,基于AHB总线实现了电弧信号采集电路的总线控制与数据传输。采用UMC 55nm工艺对故障电弧信号采集电路进行了版图绘制并进行了后仿真。最后对So C所有模块进行布局规划,并通过自动布线得到芯片的版图,整体面积为2.1×2.2mm2。芯片已经流片并对部分模块进行了初步测试,整体功能基本正常。

杨成[7](2020)在《高精度的程控直流稳压电源的设计》文中认为随着人类的科技进步与技术的发展,精密的电子电力测量技术也在不断地发展,越来越多的科研环境、生产环境对供电设备的精度和效率提出了更高的要求。而当前这些高精度仪器主要依赖于海外进口,国内的研究和生产水平与国外同类产品仍具有一定的差距。为此本文设计了高精度的程控直流稳压电源,以此来提升国产化的竞争力,做出新的突破。通过对国内外直流电压源产品进行对比分析,针对国内产品的不足,本文提出了可实现的解决方案,基于实际应用背景,为实现电源系统功能需求,首先对其整体实现结构及路线进行方案确定,硬件上采用主控模块+电源模块+回读测量模块的模块化结构,软件上采用上位机+下位机的可分离式结构,最后通过接口及相应的接口协议将各模块连接成一整个系统,实现高精度,高稳定的可程控的直流稳压电源系统。主要内容如下:(1)主控模块采用ARM+FPGA+MCU控制方式:ARM主要用于命令的收发,信号获取和处理,数据校准与滤波;FPGA控制DAC程控输出、控制ADC采集以及实现可靠的数字逻辑转换与时钟输出;单片机作为辅助控制扩展接口,协助ARM和FPGA完成部分控制功能,保证整个系统的稳定。(2)电源模块采用开关稳压+线性稳压的二级稳压结构,开关稳压作为前级结构主要实现交直流的转换以及直流电源的初步稳压,线性稳压模块作为后级结构主要对前级输出电压进一步滤除纹波、功率放大以及回馈稳压,以实现可程控输出高精度稳压直流信号。(3)测量模块使用差分模拟通道的调理电路设计方案和高精度A/D转换器电路设计,采用集成多通道的Σ-Δ类芯片实现高精度的测量要求,满足输出回采显示以及外部信号的高精度可靠测量。(4)软件系统下位机软件设计主要是满足驱动其他模块,满足上位机及各模块之间的数据通信,控制电源模块和回读测量模块的软件控制、数据滤波、误差校准等行为。上位机软件实现电源模块的输出程控以及测量系统的数据实时显示。(5)为验证设计结果的稳定性及精度,最终根据功能模块的仿真测试及搭建平台实验验证结果进行分析,观察各项仿真结果及测试指标均满足其性能要求。

宋爽[8](2020)在《接地导线源磁电阻率(MMR)接收系统原理样机研究》文中研究表明随着我国水利水电事业的飞速发展,20世纪中后期开始,我国水坝建设事业蓬勃发展。但随着时间的推移,有些堤坝由于当时的建设施工条件限制,加上长时间的江水浸泡、雨水腐蚀和自然风化等不可避免的水文环境破坏,每年到汛期时节,堤坝渗漏以及溃坝的情况时有发生,这无疑是我国社会经济发展以及水库下游的人民群众生命财产安全的重大安全隐患。因此,做好堤坝渗漏的检查工作显得十分重要。目前我国堤坝渗漏探测通常是照搬地球物理探测方法,导致一些检测设备受地形环境等因素的影响,引起测量结果不准确、探测效率不高等问题。针对以上问题,本文设计了新型接地导线源磁电阻率(MMR)接收系统原理样机。磁电阻率探测方法早期在地面、空中和海洋探测中已经有了十分广泛的应用,近年来随着各国学者的不断深入,Willowstick公司将MMR探测方法应用于堤坝渗漏的检测当中并取得了可观的探测结果。其主要是通过地下渗漏流径的电导率与背景材料电导率的差异而探测地下水优先流径。通过在堤坝两侧放置发射电极,发射一定频率的低频正弦交流信号,由于渗漏的存在会使渗漏位置的电导率低于非渗漏处,渗漏位置就为成为电流的优先流径。通过使用高精度磁传感器接收系统测量坝体上方的磁场分布情况,就可以反演推算到堤坝渗漏所处的具体位置。此方法受地形和环境影响较小,探测效率较高,适用于复杂情况下的堤坝渗漏探测。目前,该方法在国内少有研究,且多关注于该方法的理论反演研究,探测采用的仪器多从国外引进。针对磁电阻率应用于堤坝渗漏探测的应用条件,本文拟设计接地导线源磁电阻率(MMR)接收系统原理样机,本文主要研究工作如下:1)首先介绍了接地导线源磁电阻率探测方法的基本原理,并建立了接地导线源磁电阻率探测方法在堤坝渗漏探测应用中的仿真模型,通过仿真结果提出了本文设计仪器的性能指标,为后文的设计提供参考;2)分析了接地导线源磁电阻率探测方法所需的空心线圈传感器的基本原理,分析了传感器结构以及线圈的绕线方式、匝数和线圈面积对其信噪比以及灵敏度的影响因素,确定了传感器的各项参数。根据接地导线源磁电阻率探测方法的信号特征以及仪器的设计需求,设计了与空心线圈传感器相匹配的低噪声前置放大电路。通过分析传感器的本底噪声的主要影响因素,选择了低电压噪声和低电流噪声的前置运算放大器,以降低传感器的本底噪声。针对三分量线圈传感器组装后三个线圈不正交问题,本文给出了基于椭球模型的三分量校正方法,以此降低由于安装误差导致的磁场总量探测误差。进而设计了高精度信号调理电路以及相应的电源电路,提高了系统的信号接收幅度和抗饱和能力。同时,为了方便野外探测过程中的操作和数据记录,系统集成了GPS模块对野外探测的时间以及测点位置的经纬度等信息进行实时记录。为了避免由于传感器姿态差异导致的测量误差,设计了姿态采集电路对姿态数据进行测量和存储。3)针对本文设计的三分量空心线圈传感器及模拟信号调理电路,选择了合适的高速数据采集卡卡将采集到的模拟信号转换为数字信号以方便后期的存储和数据处理工作,同时同时基于Windows系统编写了上位机软件实现了对系统的控制以及对采集数据的实时显示和保存。4)设计完成后首先测试了系统的各部分性能指标,测试结果表明所设计系统传感器的测量范围满足MMR探测的信号幅值要求。同时所设计的三轴传感器的不正交角度误差可以控制在理想范围内。然后在实验室进行了优先流径的模拟探测实验,验证了仪器对优先流径探测的有效性。最后使用设计的接收系统进行了野外验证试验,测量结果验证了仪器在野外工作的有效性与实用性。

曲良栋[9](2020)在《一种储能电池阻抗角测量方法研究及实现》文中提出锂离子电池在电力系统储能电站中得到广泛的应用,尽早准确感知每个单体电池内部的温度,对储能电站的安全稳定运行具有重要的意义。研究表明,电池的阻抗角与内部温度呈现一定的关系,通过电池的阻抗角测量可以估计电池的内部温度。本文设计了一种电池阻抗角测量方案并将其实现,开展的主要工作如下:(1)对储能电池阻抗角测量的需求进行了分析,确定了测量指标并给出了总体测量方案。选定储能电池对象后,对电池的阻抗和阻抗角进行了需求分析,具体分析了阻抗角的测量范围以及满足应用要求所需要的测量精度和分辨率,确定了测量指标。根据需求,在比较不同检测原理的基础上,选定过零检测法作为测量方案的核心,进而给出了阻抗角测量的总体方案。(2)设计了一种专用于储能电池的强直弱交无相移分离电路,解决了弱信号高放大倍数时直流分量形成的放大器饱和失真问题。为实现阻抗角的测量,难点是在电池输出直流电压的基础上无相位偏移地得到电池阻抗生成的交流弱电压信号。首先利用负反馈原理,给出交直分离电路的框图,然后以电池响应电压的范围为参考,初步完成了交直流分离电路的设计,在Multisim中搭建出交直分离电路进行仿真分析。通过仿真分析,在优化电路参数设计的同时,也验证了电路设计的可行性,可以为后续的弱信号高放大倍数放大提供支持。(3)以交直流分离电路为核心,进行了阻抗角测量电路的总体实现和验证。在实验室中从硬件和软件两方面完成了整体测量电路的制作和编程,并以校验设备和一种储能电池为对象进行了测试,测试结果表明,本文设计的阻抗角测量方案可以满足储能电池的测量需求,能够实现用于储能电池的阻抗角测量,且具有成本低,便于集成的优势。

胡锐[10](2020)在《直流电源测试仪高速采集电路设计与实现》文中认为科技发展日新月异,人们在享受电子设备带来的舒适便捷时,设计师正面临着如何高效准确地测试供电电源性能的难题。直流电源测试仪采用电子测量技术,针对直流电源的稳压精度、纹波电压、浪涌电流和负载调整率等多项输出参数进行自动测试,为电源设计人员提供了可靠的直流电源测试解决方案。信号采集电路作为直流电源测试仪的核心组成,承担着采集直流电源输出电压和电流信号并进行初步运算处理的重任。极高的采集速度有利于发现波形中存在的细节问题,同时精度和带宽也是提高测试仪性能的关键。本文研究并设计了应用于直流电源测试仪的高速采集电路,主要研究内容如下:1.经过对比几种常用的大电流和电压的高速采集方法,选择电阻分流器和阻容分压器进行电流和电压信号的采集。选用低温漂的0.1和0.18)两个采样电阻分别完成2.5A、DC20MHz和250A、DC1MHz两个范围电流信号的采集。对采样电阻的接线方式和电路分布参数的影响进行了分析和优化,并对电路中共模噪声的产生机理和抑制方法进行了分析;设计了200倍衰减比的阻容分压器完成200V、DC20MHz范围电压信号的采集,并针对电路中存在的寄生电容对幅值平坦度的影响进行了优化设计。2.设计了通用信号调理电路对采集的电压和电流信号进行调理。其主要组成有:用多组运放搭建的多级放大电路和模拟开关共同组成的程控增益放大器;通过模拟开关切换电阻实现多档截止频率可调节的压控电压源型二阶低通滤波器;为满足ADC输入条件而设计的减法器和单端转差分电路组成的输入驱动电路。3.分析了ADC的关键参数需求并选择具有200Msps采样率、14Bit分辨率的流水线型ADC进行模数转换。分析了采样时钟抖动对ADC信噪比性能的影响,最终选择锁相环作为低抖动采样时钟生成器。4.关于数字处理部分,对FPGA和ARM主控制器进行了简单的选型分析,并选择DDR3和FSMC作为数字处理系统的数据存储器和高速通信接口。除此之外,还通过电源完整性分析设计了完善的采集电路电源管理模块,并对GPIO、USB和网口的隔离技术进行了分析和设计。最终,经过详细的测试与验证,本采集电路的测量精度达到读数的0.1%+量程的0.1%,电压和电流测量的最大带宽均达到20MHz,满足预期的指标需求。

二、数字程控放大器设计与应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、数字程控放大器设计与应用(论文提纲范文)

(1)宽带程控增益放大器模块设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容及章节安排
第二章 系统理论与建模仿真分析
    2.1 PGA模块的理论基础
        2.1.1 动态范围
        2.1.2 稳定时间与响应时间
        2.1.3 噪声系数
        2.1.4 灵敏度
        2.1.5 非线性
    2.2 AGC闭环系统传递函数
        2.2.1 AGC系统的组成
        2.2.2 闭环控制系统传递函数
        2.2.3 闭环AGC系统传递函数
    2.3 AGC系统分类
        2.3.1 按反馈类型分类
        2.3.2 按实现方式分类
    2.4 AGC环路响应时间建模分析
        2.4.1 典型AGC电路
        2.4.2 AGC环路建模仿真
    2.5 本章小结
第三章 系统方案设计
    3.1 PGA模块指标设计
    3.2 系统总体方案设计
        3.2.1 PGA模块中VGA芯片选型
        3.2.2 增益带宽积分析
        3.2.3 零点漂移分析
    3.3 PGA增益计算方法的选择
        3.3.1 数字控制VGA法
        3.3.2 模拟控制VGA法
        3.3.3 数字电位器法
        3.3.4 集成PGA芯片法
    3.4 VGA增益控制方案选择
    3.5 PGA模块与上位机通信方式
    3.6 本章小结
第四章 硬件电路设计
    4.1 硬件电路基本原理图
    4.2 微控制器及外围电路设计
    4.3 可变增益放大电路
    4.4 增益控制电路
    4.5 峰值检测电路
    4.6 PGA模块印刷电路板设计
        4.6.1 PCB板设计工程创建
        4.6.2 PCB板布线设计
        4.6.3 硬件实物的焊接
    4.7 本章小结
第五章 系统软件设计
    5.1 软件设计原则
    5.2 上位机软件控制界面设计
        5.2.1 上位机软件功能设计
        5.2.2 开发环境与功能的实现
    5.3 下位机软件算法分析
        5.3.1 AD采集分析
        5.3.2 PID控制理论分析
        5.3.3 PID算法仿真结果
    5.4 自定义串口数据通信协议分析
        5.4.1 通信数据格式
        5.4.2 CRC校验
    5.5 软件流程图设计
        5.5.1 数据收发总体程序设计
        5.5.2 固定增益模式程序设计
        5.5.3 固定输出模式程序设计
    5.6 PGA模块与上位机通信
    5.7 本章小结
第六章 实验测试及误差分析
    6.1 测试仪器及测试方法
    6.2 固定输出信号测试分析
    6.3 固定增益测试分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间参加的科研情况及获得的学术成果

(2)井周超声成像测井仪井下控制处理电路设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 井周超声成像测井技术课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状与发展进程
    1.3 本文的主要工作及结构安排
第二章 井周超声成像测井仪井下控制处理电路总体设计
    2.1 井周超声成像测井仪概述
        2.1.1 井周超声成像测井仪器结构
        2.1.2 井周超声成像测井仪器工作原理
    2.2 井下控制处理电路需求分析
    2.3 井下控制处理电路总体结构设计
    2.4 井下控制处理电路工作流程设计
    2.5 本章小结
第三章 井下控制处理电路硬件设计与实现
    3.1 主控制器及其外围电路设计与实现
        3.1.1 主控制器芯片选型
        3.1.2 主控制器外围电路设计
    3.2 机械同步信号整形电路设计与实现
    3.3 EDIB通信通道电路设计与实现
    3.4 信号调理采集通道电路设计与实现
        3.4.1 多路选通电路设计
        3.4.2 程控放大模块电路设计
        3.4.3 时变增益模块电路设计
        3.4.4 带通滤波电路设计
        3.4.5 差分放大驱动电路设计
        3.4.6 模数转换电路设计
    3.5 辅助信息监测电路设计
    3.6 电源电路设计与实现
    3.7 本章小结
第四章 井下控制处理电路软件设计与实现
    4.1 PIC通信程序设计与实现
    4.2 PIC指令解析程序设计与实现
    4.3 程控放大模块控制程序设计与实现
        4.3.1 档位指令控制程序
        4.3.2 自动增益控制程序
    4.4 辅助信息监测程序设计与实现
        4.4.1 板上内温监测程序
        4.4.2 仪器外温监测程序
        4.4.3 发射高压监测程序
    4.5 FPGA时变增益模块控制程序设计
    4.6 PIC在线下载引导程序
    4.7 本章小结
第五章 测试与实验结果及分析
    5.1 井下控制处理电路单板软硬件测试与分析
        5.1.1 单板软硬件测试准备与环境
        5.1.2 PMP总线传输测试
        5.1.3 信号调理采集通道性能测试与分析
        5.1.4 发射采集流程测试
        5.1.5 辅助信息监测模块测试
    5.2 井周超声成像测井仪系统联调测试与分析
        5.2.1 系统联调测试准备与环境
        5.2.2 地面系统挂接通信测试与分析
        5.2.3 机械同步信号整形性能测试与分析
        5.2.4 仪器系统水槽成像测试与分析
    5.3 本章小结
第六章 结束语
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(3)多通道高精度数据采集系统硬件设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 数据采集系统的国内外研究历史与现状
    1.3 系统设计指标及本文任务
    1.4 本论文的结构安排
第二章 总体设计概述
    2.1 设计方案
    2.2 采集系统的基本理论
    2.3 关键芯片选型
        2.3.1 ADC选型
        2.3.2 时钟频率源选型
        2.3.3 隔离芯片选型
    2.4 本章小结
第三章 高精度影响因素分析
    3.1 运算放大器的噪声分析
    3.2 多路复用器建立时间对精度的影响
    3.3 ADC基准电压源噪声计算
    3.4 不同信号源输入连接方式
        3.4.1 浮动信号源的连接
        3.4.2 接地信号源的连接
    3.5 PCB引入的噪声
    3.6 本章小结
第四章 数据采集模块硬件实现
    4.1 输入保护方案
    4.2 模拟开关选通方案
    4.3 程控放大方案
    4.4 ADC电路设计
        4.4.1 ADC驱动电路及抗混叠滤波
        4.4.2 ADC核心电路设计
    4.5 存储与隔离方案
        4.5.1 存储方案
        4.5.2 数字隔离设计方案
    4.6 基于PXI总线的触发电路
        4.6.1 PXI总线
        4.6.2 触发电路
        4.6.3 PCI9054接口电路
    4.7 电源设计
        4.7.1 升压模块
        4.7.2 低电压电源
    4.8 本章小结
第五章 采集模块逻辑设计
    5.1 系统整体逻辑
    5.2 多路选通逻辑
        5.2.1 通道选通逻辑设计
        5.2.2 程控放大电路逻辑设计
    5.3 ADC模块逻辑设计
    5.4 FIFO逻辑设计
    5.5 PCI总线接口逻辑设计
    5.6 本章小结
第六章 系统调试与测试
    6.1 电源调试
    6.2 数据采集测试
        6.2.1 直流精度测试
        6.2.2 程控放大电路调试
    6.3 动态参数测试
        6.3.1 输入信号带宽测试
        6.3.2 无杂散动态范围测试
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(4)高精度六位半DMM模块设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 DMM的国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 DMM发展趋势
    1.3 课题任务
        1.3.1 功能设计任务
        1.3.2 性能设计任务
    1.4 论文结构安排
第二章 软硬件整体方案设计
    2.1 硬件调理电路方案
        2.1.1 直流电压测量方案与噪声分析
        2.1.2 直流电流测量方案与噪声分析
        2.1.3 电阻测量方案与噪声分析
        2.1.4 电源电路设计方案与噪声分析
        2.1.5 数据采集与控制方案
    2.2 软件设计方案
    2.3 本章小结
第三章 系统硬件电路设计
    3.1 电压测量电路设计
        3.1.1 电压衰减网络
        3.1.2 继电器驱动电路
        3.1.3 程控放大器电路
    3.2 电流测量电路设计
    3.3 电阻测量电路设计
        3.3.1 电压基准源电路
        3.3.2 电阻选择网络电路
        3.3.3 电流源及其输出保护电路
    3.4 数据采集与控制电路设计
        3.4.1 ADC电路
        3.4.2 ADC控制电路
        3.4.3 调理电路控制电路
    3.5 电源电路设计
        3.5.1 AC-DC模块
        3.5.2 DC-DC模块
        3.5.3 LDO模块
    3.6 本章小结
第四章 系统软件设计
    4.1 系统主控软件设计
        4.1.1 上电自检功能设计
        4.1.2 ADC初始化
        4.1.3 数据读取与上传功能设计
    4.2 上位机软件设计
        4.2.1 设备自检功能设计
        4.2.2 数据接收与显示功能设计
        4.2.3 档位校准功能设计
        4.2.4 档位切换功能设计
        4.2.5 数据保存功能设计
    4.3 软件算法设计
        4.3.1 ADC中的数字抽样滤波器
        4.3.2 FPGA中的FIR滤波器
        4.3.3 STM32 与上位机中的算数平均值滤波器
    4.4 本章小结
第五章 测试与验证
    5.1 测试平台搭建
    5.2 功能测试
        5.2.1 设备自检功能测试
        5.2.2 系统测量及结果显示功能测试
        5.2.3 档位切换功能测试
        5.2.4 档位校准功能测试
        5.2.5 数据保存功能测试
    5.3 性能指标验证
        5.3.1 直流电压测量精度验证
        5.3.2 直流电流测量精度验证
        5.3.3 电阻测量精度验证
    5.4 本章小结
第五章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的成果

(5)面向超导转变边缘探测器高精度可控电流源的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题的背景和意义
    1.2 TES的发展与应用
    1.3 SQUID的发展与应用
    1.4 国内外程控电源技术的发展
第二章 TES探测器程控电流源系统的研究
    2.1 TES需求特性研究
    2.2 DC-SQUID需求特性研究
    2.3 程控电流源介绍
        2.3.1 程控芯片
        2.3.2 模数转换器
        2.3.3 数模转换器
        2.3.4 电压-电流(V-I)转换电路
    2.4 本章小结
第三章 TES程控电流源系统设计
    3.1 主控电路设计
    3.2 前置放大器设计
    3.3 V-I转换电路设计
    3.4 通讯与控制电路
    3.5 系统工作原理
    3.6 降噪设计
    3.7 本章小结
第四章 面向超导转变边缘探测器的实验测试
    4.1 程控电流源性能测试
    4.2 DC-SQUID串联阵列测试平台介绍
    4.3 DC-SQUID串联阵列的I-V特性测试与分析
        4.3.1 DC-SQUID串联阵列的I-V特性测试和理论分析
        4.3.2 DC-SQUID串联阵列的I-V曲线受高斯白噪声影响的分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(6)交流串联故障电弧信号采集电路设计(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要工作与章节安排
第2章 故障电弧信号采集原理与设计分析
    2.1 故障电弧信号分析
        2.1.1 电弧定义及分类
        2.1.2 电弧的时频特征分析
    2.2 电弧采集电路分析设计
        2.2.1 自动增益控制系统
        2.2.2 可控增益放大器
        2.2.3 模数转换器
    2.3 电弧采集电路整体结构及设计指标
    2.4 电弧采集SoC整体架构
    2.5 本章小结
第3章 电弧信号采集前端电路设计
    3.1 程控放大器电路设计
    3.2 级联Delta-Sigma调制器系统分析
        3.2.1 调制器行为级理想建模
        3.2.2 非理想因素分析
        3.2.3 调制器非理想因素建模
    3.3 级联Delta-Sigma调制器电路设计
        3.3.1 量化器电路设计
        3.3.2 时钟电路和数字抵消逻辑设计
        3.3.3 积分器电路设计
        3.3.4 电平移位器
    3.4 整体前端电路仿真
    3.5 本章小结
第4章 电弧信号采集数字模块设计
    4.1 数字滤波器设计
        4.1.1 滤波器的行为级建模
        4.1.2 滤波器的硬件设计
    4.2 自动增益控制
        4.2.1 增益控制算法设计分析
        4.2.2 算法实现与仿真
    4.3 信号采集电路控制器
        4.3.1 控制流程及设计思路
        4.3.2 信号采集电路控制器仿真
    4.4 本章小结
第5章 版图实现与芯片测试
    5.1 前端电路版图及后仿真
    5.2 电弧采集SoC整体版图
    5.3 芯片部分模块测试
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
作者简历及在学期间所取得的科研成果

(7)高精度的程控直流稳压电源的设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 国内外发展状况
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 国内外研究趋势
    1.3 研究内容及主要任务
    1.4 本文结构安排
第二章 系统总体方案设计
    2.1 程控直流稳压电源系统介绍
    2.2 需求分析
        2.2.1 功能需求
        2.2.2 性能需求
    2.3 系统整体结构方案选择
    2.4 系统方案重难点分析
    2.5 硬件总体方案
    2.6 软件总体方案
    2.7 本章小结
第三章 硬件系统设计
    3.1 开关电源电路设计
        3.1.1 EMI滤波电路
        3.1.2 整流滤波电路
        3.1.3 功率变换电路
        3.1.4 PWM调制
    3.2 线性稳压电路设计
        3.2.1 功率放大
        3.2.2 档位切换电路
        3.2.3 反馈回路
        3.2.4 DAC电路设计
    3.3 电路保护及散热
    3.4 数据回采及测量电路
        3.4.1 调理电路
        3.4.2 ADC电路设计
    3.5 多核主控系统电路设计
        3.5.1 ARM控制电路
        3.5.2 FPGA控制电路
        3.5.3 单片机控制电路
        3.5.4 多核控制
    3.6 显控平台
    3.7 外部扩展及接口电路
    3.8 本章小结
第四章 系统逻辑与软件设计
    4.1 整体软件结构方案
    4.2 主控程序分析
    4.3 稳压源模块软件
        4.3.1 数模转换逻辑分析
        4.3.2 SPI传输
    4.4 回读测量模块逻辑分析
        4.4.1 模数转换逻辑分析
    4.5 串口通讯程序
    4.6 数字校准分析
    4.7 上位机通讯程序分析
    4.8 本章小结
第五章 电路仿真与系统测试
    5.1 电源模块测试仿真
        5.1.1 EMI滤波电路仿真
        5.1.2 整流滤波电路仿真
        5.1.3 功率放大电路仿真
    5.2 测量模块测试仿真
        5.2.1 调理通道测试
    5.3 系统数据性能测试
        5.3.1 测试环境与设备
        5.3.2 电源输出稳定度测试
        5.3.3 电源输出精确度测试
        5.3.4 测量稳定度测试
        5.3.5 测量精度测试
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻硕期间取得的研究成果

(8)接地导线源磁电阻率(MMR)接收系统原理样机研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 堤坝渗漏检测的主要方法
        1.2.2 磁电阻率探测(MMR)方法的发展历程及应用现状
        1.2.3 论文技术路线及结构安排
第2章 接地导线源磁电阻率(MMR)探测理论基础
    2.1 接地导线源磁电阻率法基本原理
    2.2 接地导线源磁电阻率探测电磁仿真
    2.3 接地导线源磁电阻率探测接收系统总体设计
    2.4 本章小结
第3章 接地导线源磁电阻率探测三分量磁传感器设计
    3.1 线圈传感器参数说明
    3.2 感应式空心线圈传感器原理
    3.3 感应式空心线圈传感器结构分析
    3.4 三分量线圈传感器分析与设计
    3.5 线圈传感器前置放大电路设计
    3.6 三分量传感器的不正交度校正
    3.7 本章小结
第4章 MMR信号控制和调理电路系统设计
    4.1 信号控制和调理电路总体设计
    4.2 模拟信号调理电路设计
    4.3 接收系统数字逻辑控制电路设计
        4.3.1 stm32 控制电路设计
        4.3.2 CPLD模块设计
    4.4 接收系统电源模块设计
    4.5 本章小结
第5章 MMR信号采集电路和上位机设计
    5.1 高速数据采集卡选择
    5.2 上位机程序总体设计
    5.3 双模式采样技术
    5.4 4N倍采样仿真测试
    5.5 本章小结
第6章 MMR接收系统性能测试及野外探测实验
    6.1 传感器及系统本底噪声测试
    6.2 传感器的三分量校正测试
    6.3 系统室内实验测试
    6.4 系统野外探测实验
        6.4.1 发射系统搭建
        6.4.2 野外实验设计
        6.4.3 野外探测结果
    6.5 本章小结
第7章 总结及展望
    7.1 全文总结
    7.2 下一步工作建议
参考文献
作者简介及在校期间所取得的科研成果
致谢

(9)一种储能电池阻抗角测量方法研究及实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 电池管理系统研究现状
        1.2.2 电池阻抗测量研究现状
        1.2.3 相位差测量研究现状
    1.3 论文章节内容安排
2 阻抗角测量理论分析和总体方案设计
    2.1 阻抗角的基本概念
    2.2 需求分析
    2.3 技术指标要求
    2.4 阻抗角测量原理
    2.5 阻抗角测量方法
        2.5.1 相关检测法
        2.5.2 过零检测法
    2.6 测量过程中的误差分析
    2.7 总体方案设计
    2.8 本章小结
3 电池直流电压的分离
    3.1 测量难点及解决方案
    3.2 交直分离原理
    3.3 交直分离方案说明
        3.3.1 信号的基本运算
        3.3.2 信号的波形变化
    3.4 交直分离电路设计
        3.4.1 差分放大器AD620
        3.4.2 低通滤波器LTC1063
        3.4.3 LF353
        3.4.4 交直分离电路
    3.5 交直分离电路的Multisim仿真分析
        3.5.1 交直分离仿真电路搭建
        3.5.2 交直分离仿真电路分析
    3.6 交直分离电路应用
    3.7 本章小结
4 软硬件设计实现
    4.1 硬件设计实现
        4.1.1 激励电流模块
        4.1.2 程控放大模块
        4.1.3 信号整形模块
        4.1.4 电源模块
        4.1.5 整体电路设计及印制电路板
        4.1.6 控制器STM32F4
    4.2 软件设计与实现
        4.2.1 软件开发平台
        4.2.2 频率测量软件设计
        4.2.3 相位差测量软件设计
        4.2.4 通信软件设计
    4.3 本章小结
5 测试与优化
    5.1 线缆选择
    5.2 参数设置及电路连接
    5.3 电路测试
        5.3.1 交直分离电路测试
        5.3.2 放大电路测试
        5.3.3 电压通道和电流通道测试
    5.4 提高抗干扰能力的优化方法
        5.4.1 边沿捕捉统计法原理
        5.4.2 边沿捕捉统计法的MATLAB仿真分析
    5.5 性能指标分析
    5.6 本章小结
6 全文总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学校期间发表的学术论文与研究成果

(10)直流电源测试仪高速采集电路设计与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 关键指标及结构安排
        1.3.1 采集电路关键指标
        1.3.2 论文结构安排
第二章 信号采集关键技术研究与方案设计
    2.1 直流电源测试仪原理及整机系统方案
        2.1.1 直流电源的关键待测参数
        2.1.2 直流电源测试仪整机系统方案设计
    2.2 信号采集关键技术研究
        2.2.1 大电流高速采集方法研究
        2.2.2 电压高速采集方法研究
    2.3 直流电源测试仪高速采集电路方案设计
        2.3.1 电流采集通道方案设计
        2.3.2 电压采集通道方案设计
        2.3.3 数字信号处理部分方案设计
    2.4 本章小结
第三章 信号采集与调理电路设计
    3.1 电流信号输入级电路
        3.1.1 采样电阻的选择
        3.1.2 差分放大器的优化设计
        3.1.3 共模噪声的抑制
    3.2 电压信号输入级电路
        3.2.1 AC/DC耦合电路
        3.2.2 阻容分压器
        3.2.3 电压跟随器
    3.3 程控增益放大器
        3.3.1 程控增益放大器电路设计
        3.3.2 放大器的误差分析
    3.4 低通滤波器
        3.4.1 滤波器的种类及电路结构选择
        3.4.2 二阶低通滤波器的优化设计
    3.5 ADC输入级驱动电路
        3.5.1 减法器
        3.5.2 单端转差分电路
    3.6 本章小结
第四章 数字信号处理部分及通用模块设计
    4.1 高速模数转换器(ADC)
        4.1.1 ADC的类型及特点
        4.1.2 ADC的关键参数及选型比对
    4.2 高速采样时钟设计
        4.2.1 采样时钟抖动的影响
        4.2.2 低抖动采样时钟设计
    4.3 FPGA+ARM主控制处理平台
        4.3.1 FPGA和 ARM选型比对
        4.3.2 数据存储器与高速通信接口
    4.4 电源管理模块
        4.4.1 电源管理整体架构设计
        4.4.2 电源完整性分析
    4.5 数字隔离模块
    4.6 采集电路整体误差分析
    4.7 本章小结
第五章 采集电路测试与验证
    5.1 测试验证平台
    5.2 电源测试与验证
    5.3 各模块功能测试与验证
        5.3.1 电流信号测量精度验证
        5.3.2 电压信号测量精度验证
        5.3.3 通道带宽与滤波器截止频率验证
        5.3.4 测量分辨力测试
        5.3.5 共模噪声抑制效果测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

四、数字程控放大器设计与应用(论文参考文献)

  • [1]宽带程控增益放大器模块设计[D]. 秦宏伟. 西安石油大学, 2021(09)
  • [2]井周超声成像测井仪井下控制处理电路设计与实现[D]. 张天卿. 电子科技大学, 2021(01)
  • [3]多通道高精度数据采集系统硬件设计[D]. 杨瑞楠. 电子科技大学, 2021(01)
  • [4]高精度六位半DMM模块设计[D]. 司涛杰. 电子科技大学, 2021(01)
  • [5]面向超导转变边缘探测器高精度可控电流源的研究[D]. 姜稣仆. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
  • [6]交流串联故障电弧信号采集电路设计[D]. 俞艳东. 浙江大学, 2021(01)
  • [7]高精度的程控直流稳压电源的设计[D]. 杨成. 电子科技大学, 2020(07)
  • [8]接地导线源磁电阻率(MMR)接收系统原理样机研究[D]. 宋爽. 吉林大学, 2020(08)
  • [9]一种储能电池阻抗角测量方法研究及实现[D]. 曲良栋. 郑州大学, 2020(02)
  • [10]直流电源测试仪高速采集电路设计与实现[D]. 胡锐. 电子科技大学, 2020(07)

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数字可编程放大器的设计与应用
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