【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 信號(hào)采集電路圖 為信號(hào)采集電路圖，CD4052為多路選擇開(kāi)關(guān)電路，圖中，Y0, Y1, Y2, Y3分別表示多路開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)選擇合適的量程來(lái)輸入，它們可以是電壓電流信號(hào), 、因此在測(cè)量的時(shí)候應(yīng)該根據(jù)信號(hào)的大小來(lái)選取不同的量程，這樣才會(huì)達(dá)到測(cè)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(kāi)關(guān)電壓信號(hào)的衰減倍數(shù)如下： () () () ()Y0=Y1/10 Y1=Y2/10 Y2=Y3/10電壓的檢測(cè)范圍是0－400V在此將量程劃分為四部分，具體如下：Y0檢測(cè)范圍（40V400V）Y1檢測(cè)范圍（4V40V）Y2檢測(cè)范圍（）Y3檢測(cè)范圍（）、=0、0時(shí)，選擇的是Y0通道則輸入移頻信號(hào)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(hào)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(hào)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(cè)時(shí)電壓的檢測(cè)是從大量程開(kāi)始選取，由大到小，這樣不易損壞片子，而造成檢測(cè)儀的損壞。將量程劃分為四部分可以提高測(cè)量的精度，但是在測(cè)量的時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如當(dāng)檢測(cè)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(dòng)，要解決這個(gè)問(wèn)題必須在軟件上做出一些改變，例如Y3檢測(cè)范圍（40V400V），現(xiàn)在要檢測(cè)的電壓值是40V，它就會(huì)在Y2和Y3左右跳動(dòng)，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(cè)范圍設(shè)置為（－42V）,依此類(lèi)推即可解決這個(gè)問(wèn)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(guò)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(guò)大，因此在分壓電阻的旁邊加了兩個(gè)用來(lái)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(huì)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(jí)，以“隔離”前后級(jí)之間的影響，此時(shí)稱之為緩沖級(jí)?；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(hào)過(guò)小時(shí)會(huì)給測(cè)量帶來(lái)不便，因此可通過(guò)放大器對(duì)信號(hào)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(lái)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(hào)通過(guò)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(hào)沒(méi)有通過(guò)放大器，但通過(guò)了有源濾波電路； 、=0時(shí)，選擇的是Y1 、X0通道。即信號(hào)通過(guò)了放大器，沒(méi)有通過(guò)有源濾波電路； 、=1時(shí)，選擇的是Y1 、X1通道。 即信號(hào)沒(méi)有通過(guò)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(cè)出來(lái)的信號(hào)波形毛刺比較大時(shí)就應(yīng)該經(jīng)過(guò)有源低通濾波電路和有源高通濾波對(duì)信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚源_保所測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性，由計(jì)算截止頻率公式fp=1/(RC)計(jì)算得，對(duì)于有源低通濾波電路信號(hào)的截止頻率為4KHZ，即當(dāng)信號(hào)的頻率低于4KHZ時(shí)，信號(hào)通過(guò)，對(duì)于有源高通濾波電路信號(hào)的截止頻率為5HZ，即當(dāng)信號(hào)的頻率高于4KHZ時(shí)，信號(hào)通過(guò)，也就是說(shuō)當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)這塊處理后，信號(hào)頻率就會(huì)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(kāi)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(guò)單片機(jī)對(duì)A/B 的控制來(lái)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(kāi)關(guān)。，應(yīng)用時(shí)可以通過(guò)單片機(jī)對(duì)A/B/C 的控制來(lái)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(hào)為交流信號(hào)，因此測(cè)量它必須先將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，而它又是模擬信號(hào)，所以還必須經(jīng)過(guò)模∕數(shù)轉(zhuǎn)換，將它轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這樣才能通過(guò)LCD（液晶顯示）將各種信號(hào)準(zhǔn)確的顯示出來(lái)，因考慮到準(zhǔn)確性、靈敏性和信號(hào)的頻率特性，我采用AD736將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，采用AD7705將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。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(cè)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(guò)小時(shí)可通過(guò)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(hào)的有效值轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)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(hào)值的大小與輸出值信號(hào)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(hào)大小如下：Y0=（40V～400V）/2500=～Y1=（4V～40V）/250=～Y2=（～4V）/25=～Y3=（～）/=～由于經(jīng)過(guò)交直流信號(hào)出來(lái)的電壓信號(hào)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(hào)范圍 從 0～+250mV的電壓的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 AD736介紹：AD736是經(jīng)過(guò)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(cè)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(cè)信號(hào)為交流信號(hào)輸入端，工作時(shí)，被測(cè)信號(hào)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(guò)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(hào)管腳):1電源端，電源范圍為2. 8到16. 5V。 Vs（4號(hào)管腳):負(fù)電源端，電壓范圍為－－16. 5V。 Cc(1號(hào)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(cè)電壓通過(guò)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(hào)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(duì)被測(cè)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(hào)管腳):公共端。 VO( 6號(hào)管腳):輸出端。CF( 3號(hào)管腳):輸出端濾波電容，一般為lOuF。CAV ( 5號(hào)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(cè)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(cè)量的2/3通道的模擬前端。該器件可以接 受直接來(lái)自傳感器的低電平的輸入信號(hào),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(wú)丟失代碼性能 。選定的輸入信號(hào)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(hào) 。通過(guò)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(duì)數(shù)字濾波器的第一個(gè)陷波進(jìn)行編程 ?！?。AD7705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(hào)范圍從0～+20mV到0～+。還可處理177。20mV～177。，對(duì)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(hào)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(hào)的調(diào)理和轉(zhuǎn)換。AD7705的增益值、信號(hào)極性以及更新速率的選擇可用串行輸入口由軟件來(lái)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（