测井仪器调试台架的模拟电路诊断硬件研究
发布时间：2021-10-15 17:07
模拟通道板是声波测井仪器的重要组成部分,其性能的好坏对声波测井的结果有重要影响。为了提高对模拟通道板检测的效率,需要在测井仪器调试台架中专门设计一个调试接口来检测模拟通道板的性能。调试接口主要由与模拟通道板互连的接口、信号发生模块、数据采集模块以及与嵌入式前端机的通信接口等部分组成。在设计的过程中,首先根据实验经历和经验对调试接口板的功能进行需求分析。然后根据需求分析的结果对调试接口板进行整体方案的设计,建立起整个调试系统的总体架构。然后对调试接口板的各个部分进行详细设计,画出电路图,做出电路板,编写出相应程序。最后对电路板进行焊接调试。在整个过程中,使用Altium Designer完成了电路板的绘制。对电路板进行焊接后,在QuartusII 10.0平台下完成了基于FPGA的各模块的设计。通过超级终端,对由并行扩展总线连接的嵌入式前端机和调试接口板进行了总体调试,调试结果基本达到要求。本论文的主要内容包括模拟信号接收处理电路的基本原理,调试接口板的整体结构,信号发生模块的设计及实现,数据采集模块的设计及实现,嵌入式前端机与调试接口板数据通信的实现。
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究意义
1.2 测井仪器调试台架的发展
1.3 论文的主要内容及章节安排
1.3.1 主要内容
1.3.2 章节安排
第2章 模拟信号接收处理电路概述
2.1 通道构成及原理
2.2 缓冲放大电路
2.3 信号合成
2.3.1 单极信号合成
2.3.2 偶极信号合成
2.3.3 四极子信号合成
2.4 测试信号发生器
2.5 通道信号多路选择电路
2.6 程控增益调节电路
2.7 信号滤波器
第3章 模拟通道板调试接口方案设计
3.1 调试系统总体结构设计
3.2 嵌入式前端机
3.2.1 嵌入式前端机硬件结构
3.2.2 嵌入式前端机软件介绍
3.3 模拟通道板的板级测试电路设计
3.3.1 模拟通道板概述
3.3.2 调试接口板设计
第4章 信号发生模块设计
4.1 信号发生器概述
4.2 DDS的原理及误差分析
4.2.1 DDS的工作原理
4.2.2 DDS误差分析
4.3 DDS的实现
4.3.1 基于FPGA的模块设计
4.3.2 数模转换电路设计
4.3.3 低通滤波器设计
4.4 波形验证
第5章 数据采集模块设计
5.1 数据采集模块核心器件介绍
5.2 模数转换前端电路设计
5.2.1 程控增益放大电路设计
5.2.2 单端转差分电路设计
5.3 AD7677的配置
5.4 AD7677控制逻辑设计
5.4.1 AD7677工作时序
5.4.2 控制模块ad7677controller
第6章 嵌入式前端机与调试接口板间通信研究
6.1 S3C44B0X并行总线的工作原理
6.2 嵌入式前端机与调试接口板通信方案研究
6.2.1 FPGA内置双口RAM
6.2.2 FPGA内置异步FIFO
6.2.3 两种方案的特点比较
6.3 嵌入式前端机与调试接口板间的命令协议
第7章 总结
7.1 研究成果
7.2 不足之处
7.3 改进措施
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]FPGA数据总线宽度不相等的双口RAM的设计[J]. 孙培燕,李克俭,蔡启仲,黄仕林,李刚. 科学技术与工程. 2014(35)
[2]多极子阵列声波测井仪系统设计及现场测试[J]. 卢俊强,鞠晓东,乔文孝,解辉,贺海龙,李剑. 科学技术与工程. 2014(26)
[3]多极子阵列声波测井仪信号接收电路研究[J]. 张坚锋,杨扬. 中国石油和化工标准与质量. 2013(16)
[4]基于Nios Ⅱ的随钻声波测井仪器调试台架系统设计[J]. 吴文河,鞠晓东,王德国,卢俊强,张凯. 测井技术. 2013(03)
[5]基于C/S模式的成像测井仪器调试台架软件系统研制[J]. 杨喜峰,鞠晓东,吴文河. 科学技术与工程. 2013(07)
[6]基于C/S模式的成像测井仪调试台架通信接口设计[J]. 杨喜峰,鞠晓东,吴文河. 科技导报. 2012(36)
[7]新一代声波测井仪系统设计[J]. 鞠晓东,乔文孝,赵宏林,卢俊强,门百永,吴文河. 测井技术. 2012(05)
[8]基于B/S模式的成像测井仪调试台架通信接口设计[J]. 杨喜峰,鞠晓东,吴文河. 中国石油大学学报(自然科学版). 2012(03)
[9]异步FIFO设计[J]. 同晓荣. 河南科学. 2012(01)
[10]双端口RAM在ARM与DSP通信系统中的应用[J]. 刘玉珍,张晔. 计算机系统应用. 2011(11)
硕士论文
[1]基于FPGA的视频采集系统设计[D]. 李建华.长安大学 2014
[2]基于FPGA的DDS信号发生器的研究[D]. 黄燕.南京林业大学 2012
[3]基于FPGA的多接口数据传输技术[D]. 刘利生.中北大学 2012
[4]铜电阻测试仪中控制器电路与DDS系统的设计与实现[D]. 曹雪芬.西安电子科技大学 2012
[5]基于FPGA技术的信号发生器设计[D]. 闫明亮.哈尔滨工程大学 2011
[6]基于DDS技术信号发生器的研究与设计[D]. 孙素平.哈尔滨工业大学 2010
[7]SOC多通道超声信号采集与处理集成系统的研究[D]. 郁丽.成都理工大学 2010
[8]基于DDS信号发生器的研究和设计[D]. 付江蔚.电子科技大学 2007
[9]基于FPGA/DDS的谐波信号发生器的研究与设计[D]. 李威.河海大学 2007
[10]基于DDS的信号发生器的研制[D]. 陶益凡.南京信息工程大学 2006
本文编号：3438325
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 研究意义
1.2 测井仪器调试台架的发展
1.3 论文的主要内容及章节安排
1.3.1 主要内容
1.3.2 章节安排
第2章 模拟信号接收处理电路概述
2.1 通道构成及原理
2.2 缓冲放大电路
2.3 信号合成
2.3.1 单极信号合成
2.3.2 偶极信号合成
2.3.3 四极子信号合成
2.4 测试信号发生器
2.5 通道信号多路选择电路
2.6 程控增益调节电路
2.7 信号滤波器
第3章 模拟通道板调试接口方案设计
3.1 调试系统总体结构设计
3.2 嵌入式前端机
3.2.1 嵌入式前端机硬件结构
3.2.2 嵌入式前端机软件介绍
3.3 模拟通道板的板级测试电路设计
3.3.1 模拟通道板概述
3.3.2 调试接口板设计
第4章 信号发生模块设计
4.1 信号发生器概述
4.2 DDS的原理及误差分析
4.2.1 DDS的工作原理
4.2.2 DDS误差分析
4.3 DDS的实现
4.3.1 基于FPGA的模块设计
4.3.2 数模转换电路设计
4.3.3 低通滤波器设计
4.4 波形验证
第5章 数据采集模块设计
5.1 数据采集模块核心器件介绍
5.2 模数转换前端电路设计
5.2.1 程控增益放大电路设计
5.2.2 单端转差分电路设计
5.3 AD7677的配置
5.4 AD7677控制逻辑设计
5.4.1 AD7677工作时序
5.4.2 控制模块ad7677controller
第6章 嵌入式前端机与调试接口板间通信研究
6.1 S3C44B0X并行总线的工作原理
6.2 嵌入式前端机与调试接口板通信方案研究
6.2.1 FPGA内置双口RAM
6.2.2 FPGA内置异步FIFO
6.2.3 两种方案的特点比较
6.3 嵌入式前端机与调试接口板间的命令协议
第7章 总结
7.1 研究成果
7.2 不足之处
7.3 改进措施
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]FPGA数据总线宽度不相等的双口RAM的设计[J]. 孙培燕,李克俭,蔡启仲,黄仕林,李刚. 科学技术与工程. 2014(35)
[2]多极子阵列声波测井仪系统设计及现场测试[J]. 卢俊强,鞠晓东,乔文孝,解辉,贺海龙,李剑. 科学技术与工程. 2014(26)
[3]多极子阵列声波测井仪信号接收电路研究[J]. 张坚锋,杨扬. 中国石油和化工标准与质量. 2013(16)
[4]基于Nios Ⅱ的随钻声波测井仪器调试台架系统设计[J]. 吴文河,鞠晓东,王德国,卢俊强,张凯. 测井技术. 2013(03)
[5]基于C/S模式的成像测井仪器调试台架软件系统研制[J]. 杨喜峰,鞠晓东,吴文河. 科学技术与工程. 2013(07)
[6]基于C/S模式的成像测井仪调试台架通信接口设计[J]. 杨喜峰,鞠晓东,吴文河. 科技导报. 2012(36)
[7]新一代声波测井仪系统设计[J]. 鞠晓东,乔文孝,赵宏林,卢俊强,门百永,吴文河. 测井技术. 2012(05)
[8]基于B/S模式的成像测井仪调试台架通信接口设计[J]. 杨喜峰,鞠晓东,吴文河. 中国石油大学学报(自然科学版). 2012(03)
[9]异步FIFO设计[J]. 同晓荣. 河南科学. 2012(01)
[10]双端口RAM在ARM与DSP通信系统中的应用[J]. 刘玉珍,张晔. 计算机系统应用. 2011(11)
硕士论文
[1]基于FPGA的视频采集系统设计[D]. 李建华.长安大学 2014
[2]基于FPGA的DDS信号发生器的研究[D]. 黄燕.南京林业大学 2012
[3]基于FPGA的多接口数据传输技术[D]. 刘利生.中北大学 2012
[4]铜电阻测试仪中控制器电路与DDS系统的设计与实现[D]. 曹雪芬.西安电子科技大学 2012
[5]基于FPGA技术的信号发生器设计[D]. 闫明亮.哈尔滨工程大学 2011
[6]基于DDS技术信号发生器的研究与设计[D]. 孙素平.哈尔滨工业大学 2010
[7]SOC多通道超声信号采集与处理集成系统的研究[D]. 郁丽.成都理工大学 2010
[8]基于DDS信号发生器的研究和设计[D]. 付江蔚.电子科技大学 2007
[9]基于FPGA/DDS的谐波信号发生器的研究与设计[D]. 李威.河海大学 2007
[10]基于DDS的信号发生器的研制[D]. 陶益凡.南京信息工程大学 2006
本文编号：3438325
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3438325.html
