【摘 要】
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数据采集技术在电子通信、声呐探测、光磁学分析等领域被广泛应用。近年来,随着上述领域的不断发展,对数据采集技术的精度要求越来越高,弱电、弱磁、微光、微声等微弱信号的检测成为了数据采集技术的一个重要发展方向。本论文主要针对微伏(μV)级微弱电压信号,将实现宽频带(100kHz)微弱信号的高精度采集(直流精度0.2?FSR,交流精度2?FSR)作为课题的主要目标。为实现这一目标,本文将窄带滤波器与可调带
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数据采集技术在电子通信、声呐探测、光磁学分析等领域被广泛应用。近年来,随着上述领域的不断发展,对数据采集技术的精度要求越来越高,弱电、弱磁、微光、微声等微弱信号的检测成为了数据采集技术的一个重要发展方向。本论文主要针对微伏(μV)级微弱电压信号,将实现宽频带(100kHz)微弱信号的高精度采集(直流精度0.2?FSR,交流精度2?FSR)作为课题的主要目标。为实现这一目标,本文将窄带滤波器与可调带通滤波器相结合,设计了基于LRC谐振电路的可调带通滤波器,并采用自适应滤波算法作为可调滤波器的控制算法,提出了基于自适应滤波的微弱信号采集方案。基于此方案,本论文进行的主要工作如下:1、根据设计需求,确定了系统指标,给出了总体设计方案和模块划分,明确了以经典滤波与自适应滤波结合的滤波电路设计;2、使用可变增益放大器(VGA)、Sigma-Delta型模数转换器(ADC)、可编程门阵列(FPGA)、静态随机存储器(SRAM)等器件进行电路设计,明确了器件选型,并结合器件特性,编写了对应的Verilog代码;3、为遏制宽带噪声,提高自适应滤波模块的选频特性,基于LRC谐振电路设计了低频段可调带通滤波器结构,该结构借助新型可调电容器实现,解决了变容二极管控制通道与信号通道共用所导致的频率偏移问题,降低了信号失真率;4、由于单个可调电容器调节范围有限,为避免大规模电路并联,降低自适应滤波电路复杂度,采用频带分段方式和多路复用思想进行电路设计,提高了器件利用率,减小了硬件体积,缩减了实现成本。在完成上述设计工作基础上,结合各项技术指标,对相关参数进行了分析与测试,验证了本课题设计的可行性,测试结果也证明了本设计能够在100kHz带宽下实现μV级信号的高精度采集。
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