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锁相放大器的应用及数字化设计

宋改青  
【摘要】:微弱信号检测是随着工程应用而不断发展的一门学科。对于强噪声背景环境下微弱信号检测方法的研究是信号处理技术中的综合技术和尖端领域,随着社会及科技的发展,微弱信号检测已经在物理、化学、天文、生物、医学以及多种工程应用领域得到了相当广泛的应用,在国内外越来越得到重视。数字锁相放大器已成为当前微弱信号检测的主要仪器,其功耗低、可靠性高等突出特征,目前已广泛应用于军事国防、家用电器、网络通讯、工业控制等各个领域。为满足运算速度快、实时性强、精度要求高等要求,我们选用了TI工公司的DSP芯片TMS320C5416为核心进行系统设计。 本文围绕数字锁相放大器的设计,介绍了微弱信号的检测方法、检测原理,模拟锁相放大器的工作原理,分析了模拟锁相放大器检测微弱信号存在的局限性。提出了基于DSP技术的数字锁相放大器的设计方案,详细介绍了DSP系统的构成、特点以及DSP系统的设计过程。给出了本文用到的TMS320C5416DSP芯片的内部结构图,在此基础上,结合数字锁相放大器的相关检测原理,给出了数字锁相放大器的整体设计,着重从相关检测原理算法和移相算法等软件上对数字锁相放大器的设计作了详细分析,并且对A/D转换进来的信号进行了实际运算,运算结果和理论分析很吻合。这对数字锁相放大器硬件电路的设计具有重要的理论指导意义。另外,对锁相放大器在电池内阻测量、微波特性研究、热敏电阻特性研究等方面的应用作了简要介绍。


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