基于嵌入式系统的纳安表的设计
发布时间：2022-01-27 04:15
随着现代科技的发展,对微弱电流信号的检测越发重要,其检测技术更是被广泛应用在科学研究、物理学、电磁学等诸多技术领域,对推动相关领域的发展具有重要意义。这样,作为测量用的电流表的地位就显得举足轻重,特别是高精度的微弱电流测量仪更是发挥着极其重要的作用。本课题利用微弱电流检测技术,设计了一款高精度的纳安表,实现了对纳安级微弱电流的高精度测量。论文首先对研究背景和国内外研究现状进行了介绍,然后根据纳安表的设计要求提出了一种基于ARM+FPGA的纳安表总体设计方案,并详细介绍了系统的硬件电路设计、软件设计及数据处理方法。本论文的具体工作内容如下:1.纳安表系统硬件设计。本课题将硬件系统分成若干个功能模块进行单独设计,最后将各功能模块连接成一个完整的硬件系统。硬件电路设计主要包括数据处理及控制电路设计、信号调理电路设计、数据转换电路设计、通讯电路设计等。2.纳安表系统软件设计。包括上位机的人机交互软件设计和下位机的测量及校准软件设计。3.系统测试与验证。对测量系统的功能和性能指标进行测试与验证,同时给出系统测试的结果。通过对所研制纳安表的测试,所设计的测量系统能稳定显示,量程手动、自动切换、设备...
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
运放LMC6XXX输入电压噪声-频率关系图
第三章纳安表系统硬件设计373.5.2基准电压电路设计ADC的基准电压是ADC进行模/数转换的基准，基准电压的抖动会直接引起ADC的转换误差，因此基准电压的精度和稳定度直接影响着ADC的采样精度。而温漂和电源纹波又是影响电压基准稳定性的两个重要和主要因素。因此，设计一款高精度、低温漂和低电源纹波的电压基准对于高精度数据采集系统而言尤为重要。一方面，系统噪声受基准电压的影响，另一方面，电压基准的确定也就决定了ADC采样芯片的输入电压范围。因此，需综合考虑以上两点选择合适的基准电压。AD7768-4的基准电压可以取2.5V、4.096V、5V三种。图3-12是在不同的基准电压下AD7768的INL（IntegralNonlinearity）误差与输入电压的关系曲线[9]，每组差分通道在不同基准电压下的RMS噪声特性曲线如图3-13所示。图3-12不同VREF下的INL误差与输入电压的关系图3-13不同VREF值下每组差分通道的RMS噪声
第三章纳安表系统硬件设计373.5.2基准电压电路设计ADC的基准电压是ADC进行模/数转换的基准，基准电压的抖动会直接引起ADC的转换误差，因此基准电压的精度和稳定度直接影响着ADC的采样精度。而温漂和电源纹波又是影响电压基准稳定性的两个重要和主要因素。因此，设计一款高精度、低温漂和低电源纹波的电压基准对于高精度数据采集系统而言尤为重要。一方面，系统噪声受基准电压的影响，另一方面，电压基准的确定也就决定了ADC采样芯片的输入电压范围。因此，需综合考虑以上两点选择合适的基准电压。AD7768-4的基准电压可以取2.5V、4.096V、5V三种。图3-12是在不同的基准电压下AD7768的INL（IntegralNonlinearity）误差与输入电压的关系曲线[9]，每组差分通道在不同基准电压下的RMS噪声特性曲线如图3-13所示。图3-12不同VREF下的INL误差与输入电压的关系图3-13不同VREF值下每组差分通道的RMS噪声
【参考文献】：
期刊论文
[1]射频辐射抗扰环境中微弱信号放大电路的设计与验证[J]. 李澍,赵东杰,苏宗文. 中国医疗设备. 2014(09)
[2]微弱电流检测技术分析[J]. 史凯峰,董波,徐兆北. 山东工业技术. 2014(15)
[3]中国线性与开关电源的现状及发展趋势分析[J]. 吕天文. 电源世界. 2011 (12)
[4]直流弱电流测量与误差分析[J]. 贾桂华,张萍,邓国荣. 信息与电子工程. 2009(06)
[5]如何设计一个可靠的电源[J]. 于正坤. 科技资讯. 2006(17)
[6]微弱信号的测量[J]. 胡诞康. 电子质量. 2005(05)
[7]光电耦合器的实用技巧[J]. 李丹荣,王新第,杜维. 自动化仪表. 2003(06)
[8]弱电流测试仪的研制[J]. 周波,苏弘. 核电子学与探测技术. 2003(01)
[9]共模干扰和差模干扰[J]. 杨继深. 安全与电磁兼容. 2002(02)
[10]一种微电流放大器的设计与探讨[J]. 周怡. 广西物理. 1999(02)
硕士论文
[1]基于自适应滤波的微弱信号采集模块硬件设计[D]. 王艺璇.电子科技大学 2019
[2]微型化高精度数据采集模块的设计[D]. 吕蒙.电子科技大学 2019
[3]多通道数据采集验证系统硬件研发[D]. 涂宏刚.浙江大学 2018
[4]手持式智能万用表的设计[D]. 刘敏.哈尔滨理工大学 2017
[5]多路数据采集系统设计与实现[D]. 周显.南京理工大学 2016
[6]LXI六位半数字多用表的硬件设计[D]. 李玲.电子科技大学 2012
[7]微弱电流信号检测系统的设计[D]. 闫行.中北大学 2011
[8]微弱电流检测系统的设计与实现[D]. 佘乾顺.西北师范大学 2009
[9]电流测量电路的误差补偿和降噪技术的研究及应用[D]. 胡军柯.浙江大学 2008
[10]微电流检测方法的研究[D]. 王卫勋.西安理工大学 2007
本文编号：3611739
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
运放LMC6XXX输入电压噪声-频率关系图
第三章纳安表系统硬件设计373.5.2基准电压电路设计ADC的基准电压是ADC进行模/数转换的基准，基准电压的抖动会直接引起ADC的转换误差，因此基准电压的精度和稳定度直接影响着ADC的采样精度。而温漂和电源纹波又是影响电压基准稳定性的两个重要和主要因素。因此，设计一款高精度、低温漂和低电源纹波的电压基准对于高精度数据采集系统而言尤为重要。一方面，系统噪声受基准电压的影响，另一方面，电压基准的确定也就决定了ADC采样芯片的输入电压范围。因此，需综合考虑以上两点选择合适的基准电压。AD7768-4的基准电压可以取2.5V、4.096V、5V三种。图3-12是在不同的基准电压下AD7768的INL（IntegralNonlinearity）误差与输入电压的关系曲线[9]，每组差分通道在不同基准电压下的RMS噪声特性曲线如图3-13所示。图3-12不同VREF下的INL误差与输入电压的关系图3-13不同VREF值下每组差分通道的RMS噪声
第三章纳安表系统硬件设计373.5.2基准电压电路设计ADC的基准电压是ADC进行模/数转换的基准，基准电压的抖动会直接引起ADC的转换误差，因此基准电压的精度和稳定度直接影响着ADC的采样精度。而温漂和电源纹波又是影响电压基准稳定性的两个重要和主要因素。因此，设计一款高精度、低温漂和低电源纹波的电压基准对于高精度数据采集系统而言尤为重要。一方面，系统噪声受基准电压的影响，另一方面，电压基准的确定也就决定了ADC采样芯片的输入电压范围。因此，需综合考虑以上两点选择合适的基准电压。AD7768-4的基准电压可以取2.5V、4.096V、5V三种。图3-12是在不同的基准电压下AD7768的INL（IntegralNonlinearity）误差与输入电压的关系曲线[9]，每组差分通道在不同基准电压下的RMS噪声特性曲线如图3-13所示。图3-12不同VREF下的INL误差与输入电压的关系图3-13不同VREF值下每组差分通道的RMS噪声
【参考文献】：
期刊论文
[1]射频辐射抗扰环境中微弱信号放大电路的设计与验证[J]. 李澍,赵东杰,苏宗文. 中国医疗设备. 2014(09)
[2]微弱电流检测技术分析[J]. 史凯峰,董波,徐兆北. 山东工业技术. 2014(15)
[3]中国线性与开关电源的现状及发展趋势分析[J]. 吕天文. 电源世界. 2011 (12)
[4]直流弱电流测量与误差分析[J]. 贾桂华,张萍,邓国荣. 信息与电子工程. 2009(06)
[5]如何设计一个可靠的电源[J]. 于正坤. 科技资讯. 2006(17)
[6]微弱信号的测量[J]. 胡诞康. 电子质量. 2005(05)
[7]光电耦合器的实用技巧[J]. 李丹荣,王新第,杜维. 自动化仪表. 2003(06)
[8]弱电流测试仪的研制[J]. 周波,苏弘. 核电子学与探测技术. 2003(01)
[9]共模干扰和差模干扰[J]. 杨继深. 安全与电磁兼容. 2002(02)
[10]一种微电流放大器的设计与探讨[J]. 周怡. 广西物理. 1999(02)
硕士论文
[1]基于自适应滤波的微弱信号采集模块硬件设计[D]. 王艺璇.电子科技大学 2019
[2]微型化高精度数据采集模块的设计[D]. 吕蒙.电子科技大学 2019
[3]多通道数据采集验证系统硬件研发[D]. 涂宏刚.浙江大学 2018
[4]手持式智能万用表的设计[D]. 刘敏.哈尔滨理工大学 2017
[5]多路数据采集系统设计与实现[D]. 周显.南京理工大学 2016
[6]LXI六位半数字多用表的硬件设计[D]. 李玲.电子科技大学 2012
[7]微弱电流信号检测系统的设计[D]. 闫行.中北大学 2011
[8]微弱电流检测系统的设计与实现[D]. 佘乾顺.西北师范大学 2009
[9]电流测量电路的误差补偿和降噪技术的研究及应用[D]. 胡军柯.浙江大学 2008
[10]微电流检测方法的研究[D]. 王卫勋.西安理工大学 2007
本文编号：3611739
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