地埋电缆路径探测系统的硬件设计与信号完整性分析
发布时间：2021-10-16 08:55
随着城市化的快速发展,地埋电缆得到了普遍的应用。由于早期人们对地埋电缆的管理比较落后,使得地下电缆的位置资料残缺不全或者不准确,经常会发生工程人员在施工中挖断和损坏电缆的事故,给人们的生产和生活造成了严重的影响。因此,智能、高效的电缆路径检测仪成为了工程人员和相关管理人员的迫切需求。在如今电子技术高速发展的时代,芯片不断朝着高集成度和高性能方向发展,同时换来的是其工作频率的提升和开关速率的加快,高集成芯片和高速电路的大量应用使得硬件系统的信号完整性问题越来越明显,如何保证高速系统中信号的传输质量,避免信号失真,是硬件工程师必须要重视的问题。本文首先研究了基本电磁感应原理和地埋电缆的磁场分布特征,提出了一种采用多线圈组合测量地埋电缆位置的方法,并对线圈进行了改进,采用了抗干扰性更好的差分型线圈。又依据高频和低频信号在介质中的传输特性差异,提出了一种基于发射机的多频输出模式;其次搭建了基于ARM平台的发射机硬件系统和基于DSP平台的接收机硬件系统,其中发射机采用ARM微处理器作为控制核心,结合DDS信号发生器和PWM调制技术,通过D类放大电路实现信号的功率放大。接收机是以线圈为磁传感器,利...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多路输出电源电路图
图 4.3 MAX668 升压电源电路MAX668 具有停机控制和同步输入功能，该功能引脚为 10 引脚 SYNC/SHDN___________，当 SYNC/SHDN___________引脚为低电平时，芯片停止工作；SYNC/SHDN___________引脚为高电平时，该芯片由引脚 FREQ 设置的振荡频率运行；当接外部同步时钟时，由时钟设置运行频率。本项目采用 P 沟道晶体管 Q603 来控制 MAX668 的工作和关断状态，当 ARM 给PSHDN2 引脚高电平时，该芯片进入关机操作；当 PSHDN2 引脚为低电平时，该芯片正常工作。升压电源的输出电压是通过反馈端 FB 的两个分压电阻进行调节的，图 4.3 中的晶体管 Q607 就是通过导通和截止来改变电源的输出电压，其计算公式为式（4-2），其中，反馈端的电压REFV 为 1.25V。626627( 1)OUT REFRV VR （4-2）
图 4.4AD9833 功能框图AD9833 包含一个三线 SPI 串行接口，ARM 微处理器可以通过该串行接口将数据写入 AD9833，控制输出信号的频率和相位。AD9833 的频率寄存器为 28 位，输出频率的计算公式为：282MCLKoutMff （4-2）式（4-2）中的MCLKf 为外部时钟信号的频率，取6 10MCLKf Hz，M 为频率控制字[35根据需要输出的频率计算出对应的频率控制字 M，然后配置 AD9833 的频率寄存器通过编程就会输出相应频率的信号。AD9833 信号发生电路如图 4.5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于m推演型的500MHz低通LC滤波器设计[J]. 汪弈舟,吴小林,黄明,王可昕,符潇天,徐泽琨,聂晓东. 工业技术创新. 2017(06)
[2]探地雷达GPR在管线探测中的应用研究[J]. 李煜林,吴文正. 智能城市. 2016(06)
[3]基于SIwave和Designer的差分过孔仿真分析[J]. 麻勤勤,石和荣,孟宏峰. 电子测量技术. 2016(01)
[4]电缆路径探测技术研究[J]. 王海军. 天津建设科技. 2014(S1)
[5]基于DFT算法的地埋金属管线探测仪研究[J]. 葛轶洲,张小蓟,王大龙,程兴胜. 电子测量与仪器学报. 2013(10)
[6]PCB设计中用于消除信号反射的常用方法[J]. 李丹,项思源. 船电技术. 2013(04)
[7]基于数字电路系统的高速PCB信号完整性分析[J]. 柴林峰,蒋留兵,柳政枝,黄韬. 桂林电子科技大学学报. 2012(02)
[8]3W规则有效性仿真分析[J]. 张磊,李会武,邱紫敬,滑瑞霞,郭倩,谢俊. 电子科技. 2011(07)
[9]基于CadenceAllegro的高速PCB设计信号完整性分析与仿真[J]. 覃婕,阎波,林水生. 现代电子技术. 2011(10)
[10]基于DSP的高速数据采集系统硬件设计[J]. 金光,娄刘娟. 电子设计工程. 2011(06)
硕士论文
[1]BUCK型DC-DC转换器中保护电路的研究与设计[D]. 员瑶.西南交通大学 2017
[2]高效率无滤波的D类音频功率放大器芯片设计[D]. 张晓波.中国科学院大学（工程管理与信息技术学院） 2014
[3]基于Hyperlynx的PCB板信号完整性分析[D]. 付兆静.哈尔滨工程大学 2013
[4]基于信号完整性分析的视频监控系统硬件设计[D]. 黄帅.中南大学 2011
[5]混合模S参数理论及其在信号完整性分析中的应用[D]. 王小宁.南京航空航天大学 2010
[6]模拟集成电路信号完整性中抖动与振铃问题的研究[D]. 孔亮.西安电子科技大学 2010
[7]高速数字电路信号完整性分析与仿真[D]. 倪涛.西安电子科技大学 2010
[8]智能电缆路径检测仪的研究和设计[D]. 骆育.西安电子科技大学 2009
[9]高速电路信号完整性分析[D]. 彭元杰.湖南大学 2007
本文编号：3439521
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多路输出电源电路图
图 4.3 MAX668 升压电源电路MAX668 具有停机控制和同步输入功能，该功能引脚为 10 引脚 SYNC/SHDN___________，当 SYNC/SHDN___________引脚为低电平时，芯片停止工作；SYNC/SHDN___________引脚为高电平时，该芯片由引脚 FREQ 设置的振荡频率运行；当接外部同步时钟时，由时钟设置运行频率。本项目采用 P 沟道晶体管 Q603 来控制 MAX668 的工作和关断状态，当 ARM 给PSHDN2 引脚高电平时，该芯片进入关机操作；当 PSHDN2 引脚为低电平时，该芯片正常工作。升压电源的输出电压是通过反馈端 FB 的两个分压电阻进行调节的，图 4.3 中的晶体管 Q607 就是通过导通和截止来改变电源的输出电压，其计算公式为式（4-2），其中，反馈端的电压REFV 为 1.25V。626627( 1)OUT REFRV VR （4-2）
图 4.4AD9833 功能框图AD9833 包含一个三线 SPI 串行接口，ARM 微处理器可以通过该串行接口将数据写入 AD9833，控制输出信号的频率和相位。AD9833 的频率寄存器为 28 位，输出频率的计算公式为：282MCLKoutMff （4-2）式（4-2）中的MCLKf 为外部时钟信号的频率，取6 10MCLKf Hz，M 为频率控制字[35根据需要输出的频率计算出对应的频率控制字 M，然后配置 AD9833 的频率寄存器通过编程就会输出相应频率的信号。AD9833 信号发生电路如图 4.5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于m推演型的500MHz低通LC滤波器设计[J]. 汪弈舟,吴小林,黄明,王可昕,符潇天,徐泽琨,聂晓东. 工业技术创新. 2017(06)
[2]探地雷达GPR在管线探测中的应用研究[J]. 李煜林,吴文正. 智能城市. 2016(06)
[3]基于SIwave和Designer的差分过孔仿真分析[J]. 麻勤勤,石和荣,孟宏峰. 电子测量技术. 2016(01)
[4]电缆路径探测技术研究[J]. 王海军. 天津建设科技. 2014(S1)
[5]基于DFT算法的地埋金属管线探测仪研究[J]. 葛轶洲,张小蓟,王大龙,程兴胜. 电子测量与仪器学报. 2013(10)
[6]PCB设计中用于消除信号反射的常用方法[J]. 李丹,项思源. 船电技术. 2013(04)
[7]基于数字电路系统的高速PCB信号完整性分析[J]. 柴林峰,蒋留兵,柳政枝,黄韬. 桂林电子科技大学学报. 2012(02)
[8]3W规则有效性仿真分析[J]. 张磊,李会武,邱紫敬,滑瑞霞,郭倩,谢俊. 电子科技. 2011(07)
[9]基于CadenceAllegro的高速PCB设计信号完整性分析与仿真[J]. 覃婕,阎波,林水生. 现代电子技术. 2011(10)
[10]基于DSP的高速数据采集系统硬件设计[J]. 金光,娄刘娟. 电子设计工程. 2011(06)
硕士论文
[1]BUCK型DC-DC转换器中保护电路的研究与设计[D]. 员瑶.西南交通大学 2017
[2]高效率无滤波的D类音频功率放大器芯片设计[D]. 张晓波.中国科学院大学（工程管理与信息技术学院） 2014
[3]基于Hyperlynx的PCB板信号完整性分析[D]. 付兆静.哈尔滨工程大学 2013
[4]基于信号完整性分析的视频监控系统硬件设计[D]. 黄帅.中南大学 2011
[5]混合模S参数理论及其在信号完整性分析中的应用[D]. 王小宁.南京航空航天大学 2010
[6]模拟集成电路信号完整性中抖动与振铃问题的研究[D]. 孔亮.西安电子科技大学 2010
[7]高速数字电路信号完整性分析与仿真[D]. 倪涛.西安电子科技大学 2010
[8]智能电缆路径检测仪的研究和设计[D]. 骆育.西安电子科技大学 2009
[9]高速电路信号完整性分析[D]. 彭元杰.湖南大学 2007
本文编号：3439521
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