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数字锁相放大器关键技术研究

郎健  
【摘要】: 在科学研究和工程实践中,经常会遇到毫伏级信号的检测问题。运用锁相放大器可以测量到传统方法无法测量的微弱量,例如微振动、微电压、微电流及微小温度变化量等,因此,它成为检测微弱信号的重要手段,被广泛应用于物理、化学、生物医学、遥感和材料学等多种领域。 本文在对现有LIA进行深入研究的基础上,提出了一种新型的数字锁相放大器设计方案,主要研究工作如下: 1.设计了一种新型的数字锁相放大器,以TMS320CV5416 DSP为核心处理器,并使用复杂可编程逻辑器件EPM7064实现外部逻辑控制及系统时序转换,提高了系统的稳定性和实时性。 2.设计了高速数据采集电路,该电路使用现今流行的电路结构,利用FIFO将闪烁式模数转换芯片与核心处理器联系起来,获得了较高的采样速率。此外,设计了一套高速数据传输电路,利用计算机并行口和DSP的HPI接口,在主机和DSP之间形成一条高速数据通道,使系统具备高速通讯的能力。 3.为配合硬件系统,设计了上位机软件和下位机软件,以完成系统硬件电路的控制、PC和DSP之间通讯及测量数据的处理。 应用该测量平台,以信号发生器ESCORT EGC-3230产生信号为被测对象设计了实验,分别研究了测量数据的频谱及正交解调结果,并计算出相对误差及重复性等指标,通过与示波器进行比对,认定该系统符合设计要求。


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