模拟电路前端工程化第1部分总结
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模拟电路前端工程化设计
模拟电路前端工程化第1部分总结直播回放
课程目标
深刻理解示波器的构成和正确使用
掌握数据采集系统的模拟前端电路设计
基于指标和器件性能的电路设计
被测信号的范围
转换器件的性能
系统化
多个环节之间的配合和平衡
工程化
性价比的折中
干扰、保护、可测试性、可制造性
充分、有效地利用效率工具和设计资源
一些关键器件的关键指标和正确选用
ADC
运算放大器
开关
滤波器
基准电压源
时钟
课程知识点
多功能口袋仪器ADALM2000的示波器部分
同传统示波器的差异
数据通过USB传输到电脑上进行处理、显示
采用杜邦线同被测电路连接
能够达到的技术指标
最大50Vpp模拟信号
100Msps采样率
10MHz模拟带宽
使用中的优缺点
数据采集部分的构成
模拟前端电路的构成
原理图
示波器的基本概念
通道数
模拟带宽 - 模拟通道
采样率 - ADC
示波器的基本系统构成
探头
种类
衰减
取决于输入电压范围
1:1 vs 10:1
阻抗
使用前校准 - 1KHz的方波信号
调节探头测试端的电容
示波器显示波形
ADALM2000采用杜邦线连接，无衰减
交流/直流耦合
为何交流耦合？
实现的方式？
虚拟交流耦合和通过继电器控制的方式
继电器的选用及注意要点
衰减
为什么衰减？
大信号输入的情况下后续电路能正常工作
如何衰减？
分压 - 不只是电阻分压
要考虑到电容的效应 - 跟探头匹配
考虑到负载效应
需要仿真软件 + 实际电路微调
开关切换
继电器
模拟开关
带宽
低导通电阻
供电电压
JFET放大器
高阻、低偏移
可变增益调节
运算放大器
改变反馈电阻的值得到几个不同的固定增益
增益带宽积
压摆率
避免振荡
模拟开关切换反馈电阻
抗混叠滤波
示波器带宽的定义
较高采样率能获得较低的失真
采样率太低会导致频谱混叠- 得到较低频率的差频信号
不同滤波器的特点
ADC转换
ADC
输入模拟信号方式
单端/差分
电压范围 - 同基准电压进行比较
频率范围
输出数字信号方式
位数/精度
采样率
总线方式 - 同后续数字信号处理器件连接
ADC驱动电路
单端、差分的选用
差分放大器的配置
直流偏置电压的控制及作用
基准电压源
基准源的重要性
基准源的选用及校准
时钟
高速ADC时钟的选择对采样的影响
RC振荡、无源晶体、有源晶振、PLL
示波器设计中常用到的器件
ADC
运算放大器
全差分运算放大器
JFET输入运算放大器
轨到轨运算放大器
模拟开关
电压基准
锁相环PLL
重要效率工具：
功能强大、免费使用
通过导入模型可以支持其它厂商的器件
在线使用，无需安装
图示化波形、频谱
丰富的上手使用参考案例
基于指标的无源滤波器设计
高频电路设计及仿真
基于指标的有源滤波器设计
电路设计、器件选型
选型资源
参考资料
关于示波器/测试测量仪器
关于模拟电路的设计
杨建国老师的“新概念模拟电路”
ADI参考资源
项目
设计一款 - 音频信号采集前端电路
被测音频信号范围：
信号幅度：0.1mVpp到1Vpp
信号频率：100Hz到16KHz
搭建一个带通滤波器，滤除高频和低频部分
ADC采用套件中的AD7920，转换率设定为96Ksps
ADC前端需要一个抗混叠滤波器，需要设计合适的截止频率
使用套件中的Micro USB适配器通过USB给面包板供电
运算放大器可从套件中提供的几个型号中选用
模拟开关可以使用MOS管搭建，可以尝试将完成前端调理的信号，经过一个隔直电容从3.5mm接口输出
设计电路并使用LTSpice或CircuitJS对电路进行仿真
对设计的电路进行测试验证
撰写一个不少于2000字的设计报告，并拍摄3-5分钟短视频分享在电子森林网站上
鼓励有单片机的同学将ADC采集到的数据波形显示出来，有礼物赠送
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硬禾发布2023-02-27
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模拟电路
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