最新消息
最新消息| 大學生完成電子設計全過程 | 2022-07-12 |
| 文章来源：由「百度新聞」平台非商業用途取用"https://www.eet-china.com/mp/a17914.html" 由于TMS320F2812的片上ADC動態輸入范圍為0~3V，而題目要求的輸入范圍為100mV～5V交流信號，因此需要對輸入信號峰值進行檢測，然后根據結果對判斷信號進行放大或衰減，并將信號電平由0V提升到1.5V。為了防止高頻信號被采樣，在ADC前增加濾波器，考慮到頻譜分析的緣故，應采用具有帶內最大平坦度的巴特沃思濾波器。經過以上分析，已經可以得到如下放大電路的整體框圖。 細心的朋友可能會問，為什麼峰值檢測放在程放之后呢，是否可以直接接在信號輸入端。這個問題作者在方案確定時經過了一番細致考慮，理論上兩種方法都可以，但是要注意到，峰值檢測電路對毫伏級的輸入信號檢測精度很有限，實測誤差會大于10%，而經過放大后再進行峰值檢測有利于提高峰值檢測精度，從而更有效的選擇程放的放大倍數。2.2借助TI網上選型工具確定各部分方案記得TI模擬器械技術部首席科學家Tim·Kalthoff先生在武漢大學的湖北省電賽頒獎典禮上說過：“TI的網站是一所很好的模擬大學。”確實如此，TI的網站有許多幫助設計人員完成選型、方案設計、方案驗證的工具和向導，這對于想作者一樣的初學者是很有幫助的。2.2.1程控增益放大器作者決定從程控增益放大器部分開始確定設計方案，對于本部分，和很多人一樣，作者一開始想到兩種方案：1．OPA+模擬多路復用器；2．集成程控增益放大器。懷著這兩種方案，作者像往常一樣，先登陸TI中國的官方網站http:focus.ti.com.cncntihomedocshomepage.tsp，然后下載了應用指南《音頻指南》并仔細閱讀，作者最先發現的是一款集成程放PGA2310非常適合我的設計，增益范圍+31.5dBto?95.5dB，供電電壓最大為±15V，輸入輸出范圍接近供電電壓。于是我很興奮地登陸TI中國樣片中心的網站開始申請教育樣片（TI公司有大學合作計劃）。令人感到沮喪的是，樣片缺貨。于是，作者選擇了第一種方案，這種方案的優點是OPA較容易獲得，另外作者手上有MAXIM公司的一款性能很不錯的多路復用器MAX308。 接下來要做的就是OPA選型了，作者首先閱讀了以前下載的《TI放大器和數據轉換器選擇指南》，同時瀏覽TI運算放大器產品線，突然作者發現了TI的網上音頻選擇工具，作者按照提示操作，選擇了總諧波失真和噪聲最小的產品，TI給我推薦了以下幾種產品： 作者手上有OPA228和OPA4131，我首先考慮的是GBW，為了滿足題目要求（10kHz，100mV），并留有余量GBW應該大于1MHz，OPA228是33MMHz而OPA4131是4MHz，都可以。別的指標對于本設計而言，二者差不多。值得一提的是，OPA228是OP07系列的升級版，而OPA4131則是FET輸入型，輸入阻抗非常大。另外，考慮到節省電路板空間的問題，作者最后選用了四運放OPA4131。到此為止，程控增益放大器的初步方案已經完成。2.2.2電平提升電路對于這部分，作者也想到了兩種方案：1．直流電平取自電源電壓。這種方法優點是無需增加額外電路，缺點是電源紋波會影響頻譜分析的精度。2．通過電壓基準源+電壓加法器。這種方法的優點是噪聲紋波小，缺點是需要增加電路復雜度。考慮到采用電阻分壓的方法會在信號中引入電源的紋波，影響頻譜分析精度，所以作者選擇了第二種方案，并決定采用手上的低噪聲電壓基準源AD780提供3V直流電平，并通過OPA228衰減0.5倍得到1.5V直流電平。2.2.3峰值檢測電路作者記得模電課上老師說過峰值檢測電路（PKD）的大致結構，由二極管和低漏電容組成。在實際應用中，PKD輸入輸出需要加緩沖，作者這部分的設計參考了AD公司OP177和TI公司OPA128的數據手冊中提供的電路圖： 這兩種方案本質上是一樣的思路，輸入為理想二極管接法，輸出為電壓跟隨器，特別的地方是采用場效應管或晶體管代替二極管，這樣的好處是方向漏電流小，因為他們的方向漏電流都在pA級別，而二極管方向漏電流是nA級的。另外，電容的選擇也尤為重要，低漏電流是首要考慮，作者手上有低漏的CBB電容，故選擇CBB作為儲存電荷的電容器。輸出的運放最好選用偏置電流小的運放，FET輸入型的是首選。總體而言，TI的方案是AD方案的改進型，場效應管前的二極管可以進一步防止方向漏電流。由于經驗不足，作者當時決定留到仿真時才決定二者中選擇哪一種。2.2.4抗混疊濾波器對于濾波器的設計，作者一直采用查表法設計，這一次決定嘗試使用TI網上推薦的FilterPro濾波器設計軟件。作者很快從網上獲得了免費的設計軟件，并在自己的電腦安裝了軟件。 但讓我感到很遺憾的是，軟件在作者的電腦上運行不一會兒就彈出警告窗口報錯，于是作者到TI網上下載了該軟件的應用報告《FilterProTMMFB及Sallen-Key低通濾波器設計程序》，可是按照文章的方法操作還是無法讓軟件工作。直到現在為止還不知道為什麼，可能是因為個人水平問題，希望有用過該軟件的朋友交流交流。最后，作者使用常規方法，查表得出了截止頻率為17kHz（足夠的余量）的四階巴特沃思低通濾波器的電容電阻參數。三、使用TINA-TI7.0進行方案驗證到此為止，本題的模擬電路部分方案設計已經初步完成了。下面的工作就是仿真驗證了。作者采用了TI公司免費提供的仿真軟件TINATI對設計方案進行仿真驗證，作者選擇TINA的原因是，它比PSPICE更適合初學者，并且TI的官方網站有大量的文檔使用該軟件進行仿真測試。作者首先對個單元電路進行仿真，通過對峰值檢測部分的仿真，作者發現兩種方案的精度都足夠滿足本題要求。于是作者選擇了ADI公司的電路圖并對其進行了一些修改，作者將晶體管和二極管統一換成二極管1N4148，放大器采用TI公司經典FET輸入運放TL082。使用TINA7.0仿真后發現結果還是很令人滿意，經過參數微調后決定了一下電路。 接著作者采用相同的方法完成了各部分電路及總體電路的仿真測試，期間發現了一些錯誤和修改了一些參數，如加法器誤采用了同相加法器。最后得到整體電路圖和幅頻響應特性： 關鍵字標籤：AFG-3081 Arbitrary Function Generator Service UnavailableThe server is temporarily unable to service your request due to maintenance downtime or capacity problems. Please try again later. Additionally, a 503 Service Unavailable error was encountered while trying to use an ErrorDocument to handle the request. | |