毕业设计（论文）-前放电路的专用测试设备.doc

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1、毕业设计（论文）前放电路的专用测试设备摘 要本设计为前放电路专用测试设备，前放电路是指对初始信号进行选择，放大，以及优化修饰的电路，特别是对初始信号的选择和放大。前放电路是信号进入后续的功率放大，处理，分析的关键，所以对前放电路的相关参数的测试是非常必要和有意义的。对于前放电路的许多参数中，我选择了它的四项最基本的参数进行测试：放大倍数，频率特性，通频带，信噪比。另外，作为模拟域和数字域的桥梁，我还对模数转换芯片的有效位数进行了测试。此测试项目可以抽象为：测试信号发生，信号采集和送入计算机进行分析三个部分。为了使此设备具有更好的通用型和扩展性，我使用了NI公司的NI PXI-5422卡作为测试

2、信号发生设备，通过前放电路后，由同样为NI公司的NI PXI-5761数据采集卡作为信号采集设备，然后将测试源信号和通过前放电路后的信号送入计算机进行处理和分析，从而完成相关测试。实际的测试是在NI公司的LabVIEW中模拟完成的，使用巴特沃斯低通滤波器加白噪声来模拟前放电路，使用信号发生器和示波器模拟NI PXI-5422和NI PXI-5761。通过对经过“前放电路”的前后测试信号的峰峰值的比求得放大倍数；通过对输出信号进行FFT变换，转换到频域，由示波器显示其幅频特性和相频特性，即频域特性；通过在幅频特性中定位-3dB截止频率测出通频带；最后由MATLAB编程实现求输出信号的功率谱，从而

3、得出其信噪比；在此基础上由ADC有效位与SNR的关系算出模数转换的有效位数。关键词：前放电路，放大倍数，频域特性，信噪比，LabVIEWSPECIAL TEST EQUIPMENT OF PREAMPLIFIERABSTRACTThis design project as a preamplifier dedicated test equipment, preamplifier refers to an initial signal to select, zoom in, modification and optimization of circuits, in particular for

4、the initial selection and amplification of the signal. Pre- amplifier is the key of power amplifier the follow-up of signal, processing, and analysis, so on the parameter test of preamplifier is very necessary and meaningful. For a preamplifier in many of the arguments, I have chosen to test its fou

5、r basic parameters: amplification, frequency characteristics, band pass, SNR. In addition, bridge the gap as the analog domain and digital domain, I also tested the number of significant digits of the analog to digital conversion chip. This test project can be abstracted in three parts: test signal

6、generator, signal acquisition and analysis into a computer. In order to make the device more universal and scalable, I am used the NI PXI-5422 of NI company cards as a test signal generation device, after passing the preamplifier, by the same data acquisition card which NI PXI-5761 of NI company as

7、a data acquisition device, and then take the source signal and after passing the preamplifier signal into the computer for processing and analysis, in order to complete the test.Practical tests are simulate in NIs LabVIEW, use Butterworth low-pass filter plus white noise to simulate a preamplifier,

8、using a signal generator and oscilloscope simulate NI PXI-5422,and NI PXI-5761. By on preamplifier of before and after test signal peak-peak value obtained zoom multiples; by on output signal for FFT transform, conversion to frequency domain, by oscilloscope displayed its site frequency characterist

9、ics and phase frequency characteristics, is frequency domain characteristics; by in site frequency characteristics in the positioning -3dB as stop frequency measured pass band; last by MATLAB programming seeking output signal of power spectrum, then get the SNR; on this foundation, by the relationsh

10、ip of ADC effective bit and SNR ,we will get the effective bit number of ADC conversion.KEY WORDS：Preamplifier, Amplification, Frequency domain characteristics, SNR, LabVIEW13目录前言1第1章 引 论31.1 测试中的信号分析31.1.1 信号分析31.1.2 信号处理41.1.3 弱信号检测41.1.4 信噪比51.2 前放电路的噪声源和噪声特性61.2.1 电阻的热噪声71.2.2 PN结的散射噪声81.2.3 1/f

11、噪声91.2.4 爆裂噪声101.3 各种有用信号的现代提取技术101.3.1 锁相放大111.3.2 取样积分与数字式平均111.3.3 相关检测121.3.4 自适应噪声抵消13第2章 前放电路142.1 前放电路简介142.2 前放电路技术指标142.2.1 电压放大倍数152.2.2 频率特性(通频带BW的逐点式)152.2.3 信噪比的测量15第3章 测试系统硬件实现173.1 基于信号处理的PXI卡选择173.1.1 PXI简介173.1.2 用于信号发生的PXI卡183.1.3 用于信号信号采集的PXI卡193.2 选型后基于PXI的前放电路测试仪器硬件实现21第4章 测试系统软

12、件设计234.1 虚拟仪器简介234.2 总体思路244.3 放大倍数的测试254.4 带宽的测试264.5 频域特性的测试274.6 基于功率谱的信噪比测定284.7 ADC的有效位测定314.7.1 影响ADC信噪比因素的理论分析314.7.2 ADC有效位测量32第5章 可编程电源335.1 可编程电源简介335.2 可编程电源的作用345.2.1 跟踪功能345.2.2 感应（SENSE）模式补偿导线本身电阻345.2.3 任意波形电源355.2.4 调制355.3 实验用简易可编程电源实现35结论37参考文献38致谢40附录41前言前放电路是指把音频信号放大至功率放大器所能接受的输入

13、范围。前放电路功能有两个：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。组成前放电路的基本组成有：音源选择、输入放大和音质控制等电路。音源选择电路的作用是选择所需的音源信号送入后级，同时关闭其他音源通道。输入放大器的作用是将音源信号放大到额定电平，通常是1V左右。音质控制的作用是使音响系统的频率特性可以控制，以达到高保真的音质；或者根据聆听者的爱好，修饰与美化声音。广义地说，前放电路包括一切对初始信号进行选择，放大，以及优化修饰的电路，特别是对初始信号的选择和放大。结合本专业的所学以及工业控制现场，很多初始信号都需要先进行滤波放大处理以后才适于后续的传输使用

14、，例如传感器输出信号，所以对于信号进行初加工的前放电路，其性能的优劣将直接影响到整个系统的综合性能，那么对前放电路的进行相关指标进行测试就显得极其重要，不但可以使使用者清楚地了解设备的适用范围，避免出现不符合技术要求的数据进入后续的信息处理电路，产生误动作，甚至出现事故；也可以为器材生产商提供必要的产品开发所需的相关器材性能指标信息，方便于有的放矢的优化后续产品的相关性能指标，有利于产品进化；还可以为理论科学家以及广大学者进行电子信息材料的理论和实验研究提供必要的工具，有利于理论革新；而对于工业控制系统的组建者来说，前放电路的性能指标也是至关重要的参数，是需要优先考虑的问题，它将影响到整个系统

15、是否有效，性能是否卓越，是否能满足相关技术要求的核心因素。一个性能良好的前放电路对于系统至关重要，那么拥有一套行之有效的前放电路专用检测设备对于每一个从事前放电路相关的研究开发，以及使用的技术人员来说都显得极其重要，就此设备的设计本身而言，对我自己的理论联系实际，以及动手能力，综合运用相关工具的能力提高也具有深远意义。说起测试技术，它既是集成电路产业链中的一环，也是集成电路产品验证出厂的关键，由于测试技术含量高、知识密集，一直是我国集成电路产业发展的制约因素。近几年来，对于刚刚提速的国内半导体业来说，其测试能力相对IC设计、制造、封装，这却是最薄弱的一环。芯片测试是集成电路产业不可或缺的一个重要环节，而测试时间和测试效能是制约集成电路产业发展的两个重要因素。与迅速发展的设计业相比之下，我国测试业的发展相对滞后，目前能够独立承担专业测试服务的公司寥寥无几，不能满足众多IC设计公司的验证分析和产业化测试需求，已日益成为我国集成电路产业发展的一个瓶颈。目前，对于高端集成电路产品，主要还是送到国外去测试，国内的测试能力远远满足不了市场的需求。面对当前我国的测试行业现状，一种基于虚拟仪器的测试技术不断发展，这充分的利用了计算机硬件资源的超高