【文章內(nèi)容簡介】 信號采集電路圖 為信號采集電路圖，CD4052為多路選擇開關(guān)電路，圖中，Y0, Y1, Y2, Y3分別表示多路開關(guān)的輸入信號選擇合適的量程來輸入，它們可以是電壓電流信號, 、因此在測量的時(shí)候應(yīng)該根據(jù)信號的大小來選取不同的量程，這樣才會達(dá)到測量的目的。在此我將量程劃分為四個(gè)量程，電阻的大小取值如下：R2＝498K R4= R6=200K R3=250K R5=50K R7=180K R8=20K量程的選擇用到了CD4052這個(gè)多路開關(guān)電壓信號的衰減倍數(shù)如下： () () () ()Y0=Y1/10 Y1=Y2/10 Y2=Y3/10電壓的檢測范圍是0－400V在此將量程劃分為四部分，具體如下：Y0檢測范圍（40V400V）Y1檢測范圍（4V40V）Y2檢測范圍（）Y3檢測范圍（）、=0、0時(shí)，選擇的是Y0通道則輸入移頻信號的電壓衰減倍數(shù)為2500 ；、=0、1時(shí)，選擇的是Y1通道則輸入移頻信號的電壓衰減倍數(shù)為250 ；、=0時(shí)，選擇的是Y2通道則輸入移頻信號的電壓衰減倍數(shù)為25 ；、=1時(shí)，選擇的是Y3通道 。量程被劃分為四部分后，當(dāng)檢測時(shí)電壓的檢測是從大量程開始選取，由大到小，這樣不易損壞片子，而造成檢測儀的損壞。將量程劃分為四部分可以提高測量的精度，但是在測量的時(shí)候還會出現(xiàn)一些問題，比如當(dāng)檢測到的電壓值的大小位于兩個(gè)量程的交界處時(shí)，它不知道該選用那個(gè)量程而造成電壓的左右跳動，要解決這個(gè)問題必須在軟件上做出一些改變，例如Y3檢測范圍（40V400V），現(xiàn)在要檢測的電壓值是40V，它就會在Y2和Y3左右跳動，因而必須在軟件上做出調(diào)整，可將它的范圍設(shè)置為（38V400V）,而將Y2檢測范圍設(shè)置為（－42V）,依此類推即可解決這個(gè)問題。假如輸入的電壓值大小為400V，雖然量程選擇Y0，但是YYY3還是要加電壓的，經(jīng)過計(jì)算YY2所加的電壓在片子所承受的電壓范圍內(nèi)，而Y3所加的電壓過大，因此在分壓電阻的旁邊加了兩個(gè)用來限幅的二極管，當(dāng)輸入電壓大于5V時(shí)，二極管將輸入的大電壓拉低到+5V，因此CD4052不會被燒毀。CD4052后面接了一個(gè)跟隨器和一個(gè)放大器，電壓跟隨器常用作中間級，以“隔離”前后級之間的影響，此時(shí)稱之為緩沖級?；驹磉€是利用它的輸入阻抗高和輸出阻抗低之特點(diǎn)，在電路中起阻抗匹配的作用。當(dāng)采集到的電壓信號過小時(shí)會給測量帶來不便，因此可通過放大器對信號放大，在這用到的是反比例放大器,是一個(gè)電壓并聯(lián)負(fù)反饋運(yùn)算放大器。由于考慮到電壓各個(gè)量程的關(guān)系及模數(shù)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性，在這用到的放大器的放大倍數(shù)為 ()選擇跟隨器還是放大器是由CD4053來進(jìn)行選取的，(CD4053的9腳已接地)。具體選擇如下： 、=0、0時(shí)，選擇的是Y0 、X0通道。即信號通過了放大器和有源濾波電路； 、=0、1時(shí)，選擇的是Y0 、X1通道。即信號沒有通過放大器，但通過了有源濾波電路； 、=0時(shí)，選擇的是Y1 、X0通道。即信號通過了放大器，沒有通過有源濾波電路； 、=1時(shí)，選擇的是Y1 、X1通道。 即信號沒有通過放大器和有源濾波電路；CD4053的后面接有低通濾波電路，當(dāng)測出來的信號波形毛刺比較大時(shí)就應(yīng)該經(jīng)過有源低通濾波電路和有源高通濾波對信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以確保所測量信號的準(zhǔn)確性，由計(jì)算截止頻率公式fp=1/(RC)計(jì)算得，對于有源低通濾波電路信號的截止頻率為4KHZ，即當(dāng)信號的頻率低于4KHZ時(shí)，信號通過，對于有源高通濾波電路信號的截止頻率為5HZ，即當(dāng)信號的頻率高于4KHZ時(shí)，信號通過，也就是說當(dāng)信號經(jīng)過這塊處理后，信號頻率就會處于5 HZ～4KHZ這個(gè)通帶頻域。CD4052 的介紹：CD4052 是一個(gè)雙4 選一的多路模擬選擇開關(guān) CD4052真值表INHBA輸出通道0000X，0Y0011X，1Y0102X，2Y0113X，3Y1XXNONE 為CD4052真值表 ，應(yīng)用時(shí)可以通過單片機(jī)對A/B 的控制來選擇輸入哪一路，例如：需要從4 路輸入中選擇第二路輸入，假設(shè)使用的是Y 組，那么單片機(jī)只需要分別給A 和B 送1 和0 即可選中該路，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。CD4053 的介紹：CD4053 的介紹是一個(gè)三組二選一的多路模擬選擇開關(guān)。，應(yīng)用時(shí)可以通過單片機(jī)對A/B/C 的控制來選擇輸入哪一路，例如：需要從8 路輸入中選擇第四路輸入，假設(shè)使用的是Y 組，那么單片機(jī)只需要分別給A 、B 、C 送1 、0 即可選中該路,然后進(jìn)行相應(yīng)的處理. CD4053真值表輸入狀態(tài)CD4053輸出INHCBA0000Cx bx ax0001Cx bx ay0010Cx by ax0011Cx by ay0100Cy bx ax0101Cy bx ay0110Cy by ax0111Cy by ay1***NONE A/D轉(zhuǎn)換電路圖，由于鐵路上的各種移頻信號為交流信號，因此測量它必須先將交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，而它又是模擬信號，所以還必須經(jīng)過模∕數(shù)轉(zhuǎn)換，將它轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這樣才能通過LCD（液晶顯示）將各種信號準(zhǔn)確的顯示出來，因考慮到準(zhǔn)確性、靈敏性和信號的頻率特性，我采用AD736將交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，采用AD7705將模擬信號轉(zhuǎn)換為直流信號。C29和R11組成了一個(gè)濾波電路，在這起到了防治雜訊的作用，C32是輸出端的濾波電容，它一般接lOuF。C31為平均電容，它是AD736的外圍關(guān)鍵元件，用于進(jìn)行平均值運(yùn)算，其大小將直接影響到有效值的測量精，尤其是低頻時(shí)更為重要，多數(shù)情況下可選33uF。由于AD736的電壓范圍是0～200mv,～ mV，當(dāng)電壓值過小時(shí)可通過放大器進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，在這設(shè)置的放大器的放大倍數(shù)為10，然后再進(jìn)行交直流變換就可得到準(zhǔn)確的值。AD736將交流信號的有效值轉(zhuǎn)換為直流信號的計(jì)算公式： ()Vin為AD736的 輸入端，VOUT為AD736的輸出端，由公式可以看出輸入信號值的大小與輸出值信號值的大小基本一致C33和C34一般取30uF 到50uF，在這可選用30uF，晶體振蕩器Y1在這選用2MHZ的頻率，它一般接在MCLK IN和MCLK OUT中間，給它們提供了一個(gè)脈沖，REF IN(+)它的范圍必須滿足兩個(gè)條件－是它的值要大于REF IN(－)二是它的取值范圍在0－V+。 經(jīng)計(jì)算CD4052采集到的電壓信號大小如下：Y0=（40V～400V）/2500=～Y1=（4V～40V）/250=～Y2=（～4V）/25=～Y3=（～）/=～由于經(jīng)過交直流信號出來的電壓信號較小，因此在選取參考電壓時(shí)，可選擇它的參考電壓值為250mV, 當(dāng)AD7705的電源電壓為5V時(shí)，并且在參考電壓為250mV時(shí)，它可將輸入信號范圍 從 0～+250mV的電壓的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 AD736介紹：AD736是經(jīng)過激光修正的單片精密有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器。其主要特點(diǎn)是準(zhǔn)確性高、靈敏性好(滿量程為200mV)、測量速度快、頻率特性好工作頻率可達(dá)0460kHz)，輸入阻抗高、輸出阻抗低，電源范圍寬且功耗低(最大電源電流為200uA)，﹪ AD736的內(nèi)部框圖AD736主要由輸入放大器、全波整流器、有效值單元、偏置電路、輸出放大器等組成。芯片的第2腳為被測信號為交流信號輸入端，工作時(shí)，被測信號電壓加到輸入放大器的同相輸入端，而輸出電壓經(jīng)全波整流后送到RMS單元并將其轉(zhuǎn)換成代表真有效值的直流電壓，然后再通過輸出放大器的Vo端輸出。偏置電路的作用是為芯片內(nèi)部提供合適的偏置電壓。各管腳的功能如下: +Vs(7號管腳):1電源端，電源范圍為2. 8到16. 5V。 Vs（4號管腳):負(fù)電源端，電壓范圍為－－16. 5V。 Cc(1號管腳):低阻抗輸入端，用于外接低阻抗的輸入電壓(≦200mV )通常被測電壓通過藕合電容C。與此端相連，通常C。的取值范圍為10到20uF,當(dāng)此端為輸入端時(shí)，第二腳VIN應(yīng)接COM。 VIN ( 2號管腳):高阻抗輸入端，適合于高阻抗輸入電壓，一般以分壓器作為輸入電壓，分壓器的總輸入阻抗可選1O兆歐，以減少對被測電壓的分流，該端由兩種工作方式:第一種為輸出AC+DC方式，該方式將1腳(Cc)與8腳(COM)短接，其輸出電壓為交流有效值與直流分量之和:第二種方式為AC方式，該方式將1腳經(jīng)隔直電容C}接至8腳，這種輸出為真有效值，它不包含直流分量。 COM ( 8號管腳):公共端。 VO( 6號管腳):輸出端。CF( 3號管腳):輸出端濾波電容，一般為lOuF。CAV ( 5號管腳):平均電容，它是AD736的外圍關(guān)鍵元件，用于進(jìn)行平均值運(yùn)算，其大小將直接影響到有效值的測量精度，尤其是低頻時(shí)更為重要，多數(shù)情況下可選33uFoAD7705是應(yīng)用于低頻測量的2/3通道的模擬前端。該器件可以接 受直接來自傳感器的低電平的輸入信號,然后產(chǎn)生串行的數(shù)字輸出利用 ΣΔ轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了16位無丟失代碼性能 。選定的輸入信號被送到 一個(gè)基于模擬調(diào)制器的增益可編程專用前端 。片內(nèi)數(shù)字濾波器處理調(diào)制器 的輸出信號 。通過片內(nèi)控制寄存器可調(diào)節(jié)濾波器的截止點(diǎn)和輸出更新速率 ，從而對數(shù)字濾波器的第一個(gè)陷波進(jìn)行編程 ?！D7705是雙通道全差分模擬輸入，當(dāng)電源電壓為5V、它可將輸入信號范圍從0～+20mV到0～+。還可處理177。20mV～177。，對于AD7705是以AIN（）輸入端為參考點(diǎn)。當(dāng)電源電壓為3V、可處理0～+10mV到0～+，它的雙極性輸入信號范圍是177。10mV到177。因此，AD7705可以實(shí)現(xiàn)2/3通道系統(tǒng)所有信號的調(diào)理和轉(zhuǎn)換。AD7705的增益值、信號極性以及更新速率的選擇可用串行輸入口由軟件來配置。該器件還包括自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)選項(xiàng)，以消除器件本身或系統(tǒng)的增益和偏移誤差。CMOS結(jié)構(gòu)確保器件具有極低功耗，掉電模式減少等待時(shí)的功耗至20μW（典 型 值 ）。，塑料雙列直插（DIP）和16腳寬體（