信号电路

信号电路（共11篇）

信号电路 篇1

引言

工业测量和控制系统中, 传感器输出信号为多种形式的模拟量, 其多数不能被直接使用, 而需要经过变送电路将其转换成统一的直流模拟信号 (1~5V或4~20m A) , 再根据系统需要, 用数据采集卡将直流模拟信号转换成可参与计算和完成过程控制的数字量。目前市场上的仪器仪表多以直流输入信号为主, 而交流信号是传感器输出信号中较为多见的一种, 为此需要设计一个交直流信号变送模块, 将多种交流信号转换成统一的直流信号量, 以便于能够被控制仪表、计算机或PLC等系统中的控制单元所识别。

变送模块整体结构

该模块共由五个主要部分组成:输入缓冲电路, 全波精密整流电路, 光电隔离电路, 线性输出电路和隔离电源。结构框图如图1所示。

输入缓冲电路

传感器的交流输出多为电压信号。为了降低信号源的负载, 通常需要提高下一级的信号输入阻抗, 采用以运放为核心的电压跟随器作为模块的输入级是有效的解决方式。由于传感器产生的交流信号频率范围比较宽, 选择运算放大器时得考虑选择宽频, 高速的特殊放大器。例如, AD711就符合这方面要求, 它具有1012Ω输入阻抗, 小信号输入带宽可达到4MHz[5]。

全波精密整流电路

该部分为全波精密整流电路, 是整个模块的核心部分。其输出电压为变送模块输入电压的绝对值, 因此也叫绝对值电路[1]。二极管具有单向导电性, 是常用的整流元件, 但二极管非线性比较大且有一个正向导通电压, 当信号幅度小于二极管的导通电压时, 二极管处于截止状态, 使得整流出来的信号误差非常大, 为了提高精度, 可利用运算放大器的放大作用和深度负反馈来克服二极管非线性和正向导通压降造成的误差。

全波精密整流电路分为两部分, 第一部分由运放U1A及周边器件构成半波精密整流电路, 第二部分由U1B及周边器件构成反相求和电路。详见图2。

半波精密整流电路

该部分电路工作分两种情况:交流输入信号Ui>0与Ui<0。

当Ui>0时, 运放U1A的输出电压U1a<0, 二极管D2导通, D1截止, 运放U1A工作在深度负反馈状态。此时这个电路相当于反相比例电路[1],

因此时式 (1) 中Ui>0, 故Uo1为负值。

当Ui<0时, 运放U1A的输出电压U1a>0, 二极管D1导通, D2截止, 运放U1A也处于深度负反馈状态, 其反相输入端为虚地点, 因此D2的正极电压Uo1=0。

由于R1=R2, 故Uo1的电压波形为变送模块输入信号Ui同幅值的负半周波形。见图3负半轴波形[3]。

反相求和电路

该部分电路由U1B及周边器件构成。由反相求和电路[1]可得:

由图2可知, R6=R4=2*R5, Uo2=Ui, 而Uo1为Ui的负半周。由公式 (2) 得:

当Ui>0时, Uo1=-Ui, Uo=Ui;

当Ui<0时, Uo1=0, Uo=-Ui;

所以Uo=|Ui|。经过半波整流和反相求和电路之后, 输入的正弦波形已变成频率为原来2倍, 幅值与原来相同, 脉动系数为0.67的直流电 (没有电容C1和C2的情况) 。见图3正半轴波形[3]。此直流电还需要通过滤波电容C2变成平滑的直流电, 以便后面的光电隔离电路使用。

光电隔离电路

交流转直流变送模块作为过程控制系统信号采集的前级仪器, 其直流信号输出通常是连接到二次仪表或其他数据采集模块上。为了降低输入交流信号对输出直流信号以及后级仪表干扰, 采取了在模块的输入级和输出级之间增加线性光耦和隔离电源的措施。借助光耦, 输入信号在经过了电压→电流→发光→电流→电压的传递过程同时也实现了信号前后级无电气联系的光电隔离。因此线性光耦是模块中实现光电隔离功能的重要器件, 其性能将对整个变送模块的精度产生重要影响。此处设计采用的线性光耦是SLC800, 它具有线性度好, 隔离电压高, 可靠性好, 价格低等优点。其内部结构原理图及在此次设计中的应用电路如图4所示。

隔离电路工作原理

由SLC800的LED, 二极管PD1及运放U2A组成隔离电路的信号输入部分, 二极管PD2及电阻R10构成隔离电路的输出部分。假定该隔离电路的输入电压为Vi, 输出电压为Vo, SLC800的LED、PD1、PD2产生的电流分别为If、I1、I2, LED发光二极管与在PD1、PD2上产生的电流比分别为K1、K2, 同时PD1与PD2的电流比定为K3[2]。当电压信号经过R7→U2A+→R8→LED→PD1→U2A-/R9, 此时运放U2A正好工作于深度负反馈中, 使得SLC800产生一个稳定的输出。

从S L C 8 0 0数据手册可知, I2=K3*I1, I1=K1*If, 由于If=Vi/R8, Vo=I2*R10, 故:

式 (3) 中K1和K3为每个芯片的特性参数[2], 因此根据输入信号范围可适当选取R8和R10的阻值, 以获取合适的输出电压范围。隔离电路中R8不仅用于调节电流If大小, 同时还用来调节由于芯片之间K值的分散度而导致的SLC800实际输出电压与设计值之间的偏差。

线性输出电路

线性输出电路主要是实现线性电流的输出和调节整个变送模块的输出零点与量程。其构成及具体功能如下:

可调电阻R21和U3A组成线性输出电路的调零电路。2.5V直流参考电压从稳压管TL431获得, 通过可变电阻器R21分压调节整个电路最终输出电流的零点。U3B用作光耦SLC800输出的直流电压Vo (见图4) 的输入缓冲器, 用来提高信号输入阻抗, 降低信号的负载。

运放U3A、U3B、U4A构成同相求和电路, 可调电阻R22为线性输出电路的量程调节电阻器。U4B与R17、R18、Q1构成深度负反馈, 实现输出直流电流与输入信号成线性关系的功能。具体原理图详见图5。

隔离电源

信号隔离不仅需要信号回路的前后级隔离, 同时也要把信号回路前后级的供电隔离, 这样以避免因干扰通过供电电源对后级输出产生影响。本次设计采用的隔离电源是金升阳公司生产的A1209D-2W, 它具有体积小, 隔离电压高, 温度特性好等优点[4]。

测试结果

分别选正弦波、三角波、锯齿波3种不同交流信号作为输入, 此次测试输入的有效值为0~1.2V, 测试结果显示整个电路误差保持在0.1%之内, 满足了一般现场的精度要求, 测试数据详细见表1。

结束语

经过多次测试和现场用户使用反馈, 该模块不仅精度高、线性度好而且稳定。同时其体积比较小, 对现场空间要求不高, 便于安装。模块中所用的器件多为通用元件, 价格低且易于购买, 大量使用时具有明显的成本优势。使其不仅可以作为独立仪器使用, 也可嵌入到现有的直流输入仪表及数据采集单元中, 扩展其信号输入种类。因此, 在解决交直流信号转换问题上该模块具有很好的应用空间和市场价值。

摘要：为了解决传感器交流输出与仪器仪表直流输入之间信号不匹配问题, 根据二极管的单向导电性和运算放大器的深度负反馈原理, 设计了精密全波整流电路。经实测证明, 当交流信号有效值在一定范围内变化时, 该电路可以实现交流信号到直流信号的精确转换。本文网络版地址:http://www.eepw.com.cn/article/192736.htm

关键词：全波整流,有效值,运算放大器,线性光耦,隔离电压

参考文献

[1]童诗白, 模拟电子技术基础[M].第二版.北京:高等教育出版社, 1998

[2]Solid State Optronics.SLC800数据手册[Z].Rev 2.0, 2012-09-17

[3]NI Multisim Fundamentals

[4]Mornsun.A_D-2W&B_D-2W系列数据手册[Z].2012

[5]Analog Devices Inc, .AD711英文产品数据手册[Z]Rev E, 2002

信号电路 篇2

设计题目：高频小信号放大电路

专业班级

学 号 学生姓名 指导教师 教师评分

目 录

一、设计任务与要求………………………………….………………………..2

二、总体方案…………….………………………….…………………………..2

三、设计内容…………………………….………….…………………………..2 3.1电路工作原理………………………………..………………….……….3 3.1.1 电路原理图……………………………………………………….3 3.1.2 高频小信号放大电路分析……………......….……….………….3 3.2 主要技术指标…………………………………...………….……………6 3.3仿真结果与分析……………………………………………..…….……10

四、总结及体会…………………………………………………………………12

五、主要参考文献………………………………………………………………13

电路原理图如图1：

图1高频小信号谐振放大器multisim电路

分析电路：

（1）增益要高，即放大倍数要大。

（2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，其频率特性曲线如图2所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=f0/2Δf0.7.

图4 谐振放大器电路的等效电路

放大器在谐振时的等效电路如图4所示，晶体管的4个y参数分别如下：

输入导纳：

输出导纳：

正向传输导纳：

反向传输导纳：

式中为晶体管的跨导，与发射极电流的关系为：

有关，其关系为：，为发射结电导，与晶体管的电流放大系数及。

为基极体电阻，一般为几十欧姆；

为集电极电容，一般为几皮法；

为发射结电容，一般为几十皮法至几百皮法。

图5 小信号放大器分析电路 如上图图5所示，输入信号分别用于测量输入信号

由高频小信 号发生器提供，高频电压表，与输出信号的值。直流毫安表mA用于测量放大器的集电极电流ic的值，示波器监测负载RL两端输出波形。表征高频小信号谐振放大器的主要性能指标有谐振频率f0，谐振电压放大系数Avo，放大器的通频带BW及选择性（通常用矩形系数Kr0.1），采用图5所示电路可以粗略测各项指标。谐振放大器的性能指标及测量方法如下。

(1)谐振频率

放大器的谐振回路谐振时所对应的频率f0称为谐振频率。f0的表达式为：

式中，L为谐振放大器电路的电感线圈的电感量；的表达式为：

式中，为晶体管的输出电容；

为晶体管的输入电容。

为谐路的总电容，谐振频率f0的测试步骤是，首先使高频信号发生器的输出频率为f0，输出电压为几毫伏；然后调谐集电极回路即改变电容C或电感L使回路谐振。LC并联谐振时，直流毫安表mA的指示为最小（当放大器工作在丙类状态时），电压表

图6放大器的频率选择性曲线

由BW得表达式可知：

通频带越宽的电压放大倍数越小。要想得到一定宽度的通频带，同时又能提高放大器的电压增益，由式可知，除了选用yfe较大的晶体管外，还应尽量减少调谐回路的总电容量。

(4)矩形系数

谐振放大器的选择性可用谐振曲线的矩形系数Kr0.1来表示，如上图所示，矩形系数Kr0.1为电压放大倍数下降到0.1Avo时对应的频率范围与电压放大倍数下降到0.707 Avo时对应的频率偏移之比，即

上式表明，矩形系数Kr0.1越接近1，临近波道的选择性越好，滤除干扰信号的能力越强。可以通过测量谐振放大器的频率特性曲线来求得矩形波系数Kr0.1。

(5)噪声系数

信噪比：用来表示噪声对信号的影响程度，电路中某处信号功率与噪声功率之比称为信噪比。信噪比大，表示信号功率大，噪声功率小，信号受噪声影响小，信号质量好。

噪声系数：用来衡量放大器噪声对信号质量的影响程度，输入信号的信噪比与输出信号的信噪比的比值称为噪声系数。在多级放大器中，最前面一、二级对

.有扫频仪（波特图示仪）得出放大器的频率选择性曲线图如下：

由图可知通频带BW=

得

五、主要参考文献

信号电路 篇3

摘 要：铁路信号是指挥行车的大脑和神经，因此铁路信号工程建设的质量至关重要。铁路信号对列车运行安全和时间疏导起到重要保障作用，信停期间应从制定严密的施工方案和做好配合工作两方面来做好铁路信号施工方案的组织工作。

关键词：铁路信号；施工组织；工程质量

铁路是国民经济的大动脉，作为铁路运输生产基础之一的铁路信号设备也发生了很大变化，信号工程的核心工作就是信、联、闭、停、用期间的施工组织，是一个系统工程，直接关系到信号工程安全、质量和工程指标的实现。因此优化施工组织，主要体现在设备组成部件及器材产品中的科技含量逐年增加，表现为技术条件复杂、标准要求高、试验项目多、测试技术指标精确等特点。同时缩短信停时间已成为铁路信号工程中的当务之急。

1 信停期间的铁路信号工程施工组织

1.1 制定严密的施工方案

组织有关工程技术人员进行现场调查，征求车务、电务、工务及上级主管部门意见，了解既有设备的使用情况，确认好信停影响范围，明确信停前及信停中施工内容。同时，要对每个作业项目提出具体的作业时间和安全措施、质量标准及所用材料和工具等，并以作业单形式进行细化分解，提前两天发到作业小组，使每个人都明确自己所负责的工作。为了避免人的失误，调动人的主观能动性，增强人的责任感和质量意识，达到以工作质量保工序质量、工程质量的目的，除了加强政治思想教育、劳动纪律教育、职业道德教育，进行专业技术知识培训，健全岗位责任制，改善劳动条件，实行公平合理的奖励外，还需要根据工程项目的特点，从确保工程质量出发，本着量才使用，扬长避短的原则来控制对人的使用。信停期间参加施工的所有管理干部必须实行分工负责和逐级负责制，分片包干，明确自己的责任、任务，完成项目的时间和应达到的标准。这样才能确保信停施工安全稳定、质量达标、施工进度有序可控，使工程能够按期或提前完成。

1.2 信停期间的配合工作

信号设备停用期间的施工配合工作是缩短信停时间的重要条件。在此期间的施工是以工程单位为主体，电务、车务、工务、机务、通信和供电部门密切配合，互相支持，团结协作。

（1）对工程与运输、通信、工务、电务、供电之间的相互配合提出明确要求，对关键问题抓好检查落实工作，防治不必要的推诿，为施工顺利进行提供可靠的保证。

（2）运输部门必须正确认识施工与运输的关系，只有为施工中的测试、试验项目创造条件，施工部门才能按期或提前开通，缩短无联锁状态时间，从而确保行车安全。

（3）电务段在施工过程中的全面参与及密切配合也发挥着重要作用。电务段从施工开始到工程竣工要给予全方位的配合，如电缆敷设、箱盒配线、设备安装、电气特性测试。信停前请电务段进行初验，尽量减少信停期间可能出现的问题，为信号工程的开通创造良好的条件。

（4）信停期间的工务、通信、机务、供电部门的配合也是重要的组成部分。信停前施工单位必须进行沟通，听取意见，配合单位也要指定专人落实好配合工作，确保行车设备正常投入运营。

2 铁路信号的电路导通施工

2.1 导通前的准备工作

导通前准备工作主要包括：第一，核对配线，此项工作分室内、室外两个部分同时进行，也可以根据施工的规模情况分别进行；第二，对电源屏做空载试验，电源屏空载试验是电路导通前必不可少的一项试验工作，要符合标准和《铁路信号施工规范》要求；第三，检查组合架的架间零层电源环线、侧面电源环线、控制台电源环线等相互间有无短路及混线等错接现象，各条配线对地绝缘及线间绝缘电阻是否达到《铁路信号施工规范》要求，确定无误后方可与电源屏连接；第四，通电检查电源屏及组合是否有熔断器熔断；第五，在完成上述任务后，就可插装继电器，最好是在带电状态下进行，这样可以同时观察到各部分熔断器是否保持完好。

2.2 导通中的故障处理

（1）使各个单元电路恢复到定位状态。此项工作要使室外信号机的定位灯光都能点亮，室内相应的灯丝继电器（DJ>吸起：电动转辙机能正常转动并有定、反位显示，且与室内相应的道岔组合中的1DQJ，2DQJ，DBJ，F13，相对应，所有轨道继电器（GJ）能可靠吸起，这些单元电路都比较简单，可分组同时进行。处理故障时应先易后难的原则，即先处理室内故障、再处理室外故障；先处理距信号楼近的故障，再处理距信号楼远的故障；先进行简单容易处理的故障、再处理复杂的故障。

（2）当上述工作完成后，即可对控制台盘面上的按钮、表示灯进行对照。要使盘面上的表示灯与此时的电路相一致、显示正确、光带熄灭，按钮按下后，对应的按钮继电器有所反应。

（3）排列进路。依照联锁表中给出的进路类型，按先短后长、先易后难的次序进行排列进路，先办理短调车进路，逐个办理，逐个核对，做到操作、电路动作及表示完全符合联锁图表的要求，不放过任何一个细小的故障及隐患。短调车进路全部排出后才可进行长调列车进路的排列，再进行调车进路的正常解锁、故障解锁、中途返回解锁等联锁试验内容，最后进行列车进路，列车进路的办理程序与调车进路的办理程序相同。

（4）接口电路的导通，接口电路往往不定型，因此，对接口电路一定要试验彻底。如64D继电半自动闭塞电路、区间自闭结合电路、场间联系电路、与机务段联系电路等。

（5）轨道电路送电端要接在箱盒引接线上，受电端反送电，使室内轨道继电器吸起。

2.3 模拟连锁试验

模拟联锁试验过程是前期准备工作及导通试验工作的延续和总结，也是对工程设计质量、施工质量的一个全面的检验过程。所以在模拟联锁试验前要充分熟悉现场设备的布置、联锁图表等主要施工设计图纸，对与站场相关联的有关设备的联系应全面掌握，做到心中有数，然后方可进行模拟联锁试验。

3 工程施工对环境因素的控制

第一，影响工程项目质量的环境因素有：工程技术环境，如工程地质、水文、气象等；工程管理环境，如质量保证体系、质量管理制度等；劳动环境，如劳动组合、劳动工具、工作面等。第二，环境因素对工程质量的影响具有复杂而多变的特点，往往前一道工序就是后一道工序的环境，前一分项分部工程也就是后一分项分部工程的环境。因此，根据工程特点和具体条件，应对影响质量的环境因素采取有效的措施严加控制。第三，对环境因素的控制与施工方案和技术措施紧密相关。如在雨季和在运输繁忙的线路上打电缆过道时，不能采用大开挖方案，因为下雨后土质松软易坍塌，又因过往车辆频繁，产生震动易使路基坍塌，危及行车安全。

在信停期间做好各方面的施工准备和优化施工方案是缩短信停时间的重要保证，在信号的施工和收尾过程中更要加强联系、相互沟通配合，保证施工优质、高速地进行。

参考文献：

[1]铁路信号基础设备[M].西南交通大学出版社，2008.

[2]铁路信号新技术概论（修订版）[M].中国铁道出版社.

作者简介：张栋卿（1995—），男，甘肃武威人，沈阳理工大学本科在读。

李泉铮（1996—），男，辽宁沈阳人，沈阳理工大学本科在读。

超音频信号功率放大电路 篇4

设计的功率放大器采用了多级级联的结构。第一级为输入缓冲和前置放大级, 如图1所示, 它由AD812设计成, 缓冲放大级的输入阻抗为50欧左右, 起到了阻抗匹配作用, 其输出接前置放大级, 它的放大增益通过高精可调电位器可进行调整。选用的AD812是双运放, 一片AD812便能同时作为输入缓冲和前置放大级, 其中的增益带宽积为150MHz, 压摆率1600V/us, 用它对5MHz以下的频率信号能进行20倍以上的放大。

2 驱动级

第二级为驱动级, 如图2所示, 由3个放大管组成, 其中2SD669构成共射放大电路, 它具有较大的电压、电流及功率放大作用且输入, 输出电阻适中, 由Q1 (2SD669) 和Q5 (2SD649) 及D4 (FR107) 和D5 (FR107) 组成甲乙类双电源互补对称功率放大电路作为输出级, 其特点是电压放大倍数约为1, 但是效率高, 波形失真较小, D4和D5上的压降使得Q1和Q5一直处于微导通状态, 可以减小交越失真。第三级为场效应管功率放大级, 如图3所示, 由IRF640和IRF9640构成OCL电路, 其特点是是电压放大倍数约为1, 但是效率高, 波形失真较小。为了减小交越失真, 利用R18, R15和Q3构成微导通电路, 调节R18即可改变IRF640和IRF9640的导通状态, 该方法较直接利用二极管的固定偏压要好。采用这类三级结构, 具有如下优点:一是易于安排电路元件, 且可使级间的相互作用忽略不计。二是放大器之间可采用交流耦合, 各级放大器的补偿比较简单。实验发现, 该部分电路可将峰峰值0.1V的1MHz正弦信号放大到峰峰值48V且基本无失真, 最大输出功率可达100W以上。当ui=0时, 应通过调整静态工作点, 得到uo=0。

3 输出级

为了获得一个200V以上的输出信号幅度, 采用了1:6的升压变压器来放大输出幅度。采用这样的结构, 避免了用上百伏电压作为功放驱动电压时存在的一些问题, 例如需要实现一个上百伏的直流电源及电路调试较危险等。缺点是由于变压器属于感性元件, 需仔细调试输出匹配电路, 如图4所示。

4 电源

功放的电源采用了开关电源电路, 设计了基于继电器的短路保护电路, 它主要包括输出电流检测, 比较器部分, 继电器及其控制电路组成。为了减小电源噪声的影响, 采用了电感电容滤波电路。在元器件的布局方面, 尽量把相互有关的元件放得靠近一些, 在设计硬件的过程中, 电源线的布置除了要根据电流的大小尽量加粗走线宽度外, 在布线时应使电源线与数据线、地线的走线方向相一致, 在布线工作的最后, 用地线将电路板的底层没有走线的地方铺铜, 这有助于增强电路的抗干扰能力。功率放大电路实物如图5所示, 实验发现, 该功放电路能很好的放大测试信号。

5 结束语

功率放大电路是一种在大信号状态工作电路, 放大电路工作是否正常, 性能指标是否达到要求, 除要按照一定的工艺进行安装焊接外, 还要借助于仪器仪表进行调试和测试。

参考文献

[1]吴丽峰.基于互补推挽结构的MOS功率放大电路设计[J].电子科技.2011.10

[2]李圣清.一种新型功率放大电路设计[J].中南工学院学报.1998.6

[3]王文如.射频大功率放大器的设计研究[J].压电与声光.1987.4

铁路信号工程施工及电路导通 篇5

随着铁路建设的高速发展，作为铁路运输生产基础之一的铁路信号设备也发生了很大变化，主要体现在设备组成部件及器材产品中的科技含量逐年增加，表现为技术条件复杂、标准要求高、试验项目多、测试技术指标精确的特点。铁路经过6次大提速之后，对既有线铁路信号设备的维修和施工质量要求越来越严格，对信号设备更新、改造和大修及新旧设备更替时间的要求也越来越短。信号设备更新、改造与运输需求之间的矛盾越来越突出，因此优化施工组织，缩短信停时间已成为铁路信号工程中的当务之急。1．信停期间的铁路信号工程施工组织

信号工程的核心工作就是信、联、闭、停、用期间的施工组织，是一个系统工程，直接关系到信号工程安全、质量和工程指标的实现。1．1制定严密的施工方案

项目经理组织有关工程技术入员进行现场调查。征求车务、电务、工务及上级主管部门意见，了解既有设备的使用情况。确认好信停影响范围，明确信停前及信停中施工内容，确认具体的工作项目、工程数量、相互关系和工作顺序，使每项工作都围绕关键项目来进行。同时，要对每个作业项目提出具体的作业时间和安全措施、质量标准及所用材料和工具等，并以作业单形式进行细化分解，提前两天发到作业小组，使每个人都明确自己所负责的T作。主管工程的技术人员要通过新、旧图纸核对，了解施T中的每一细节及新设电路与已有电路的不同。落实好需要电务、车务、工务、房产、铁通和供电等部门配合的项目，综合各方面因素，编制出详细、准确、具有可操作性，与实际工作相符的施工方案。项目指挥长、项目经理、主管项目安全的负责人及项目总工程师中的每一个人必须明确信停期间的作业项目和主要工程数量及影响范围，掌握关键路线，运用好网络计划技术，组织好流水作业和平行作业。信停期间参加施工的所有管理干部必须实行分工负责和逐级负责制，分片包干，明确自己的责任、任务，完成项目的时间和应达到的标准。这样才能确保信停施工安全稳定、质量达标、施工进度有序可控，使工程能够按期或提前完成，因此，编制切实可行的施工方案是实现工程施工的前提。1．2信停期间的配合工作

信号设备停用期间的施T配合工作是缩短信停时间的重要条件。在此期间的施工是以工程单位为主体，电务、车务、工务、机务、通信和供电部门密切配合，互相支持，团结协作。1)首先，铁路局所属的施T所在地或车站在信停前根据施工等级不同，由专人负责主持召开

施工协调会，对工程与运输、通信、工务、电务、供电之间的相互配合提出明确要求，对关键问题抓好检查落实工作，防治不必要的推诿，为施工顺利进行提供可靠的保证。2)其次，信停期间的运输组织必须为施工部门创造条件，落实施工单位的合理要求。运输部门必须正确认识施工与运输的关系，只有为施T中的测试、试验项目创造条件，施工部门才能按期或提前开通，缩短无联锁状态时间，从而确保行车安全。

3)电务段在施T过程中的全面参与及密切配合也发挥着重要作用。电务段从施工开始到工程竣工要给予全方位的配合，如电缆敷设、箱盒配线、设备安装、电气特性测试、更换转辙设备等应派专人参加，这样可以做到有问题及时协调、协商解决，主动参与工程质量监督和验收，将问题解决在信停之前，使出现问题的概率降到最小。信停前请电务段进行初验，尽最减少信停期间可能出现的问题，为信号工程的开通创造良好的条件。

4)信停期间的工务、通信、机务、供电部门的配合也是重要的组成部分。信停前施丁单位必须及时把涉及到上述单位的配合工作以书面形式写明，进行沟通，听取意见。配合单位也要指定专人落实好配合工作，确保行车设备正常投入运营。2铁路信号电路导通施工

铁路信号导通质量的好坏关系到联锁关系是否正确及信号设备的正常使用。铁路信号的导通工作叮分为3个部分进行，即：导通前的准备工作、导通中的故障处理及模拟联锁试验。结合工程实践，本文重点阐述铁路信号在电路导通中的故障处理。2．1导通前的准备工作

导通前准备工作主要包括：①核对配线。此项工作分室内、室外两个部分同时进行，也可以根据施下的规模情况分别进行；②对电源屏做空载试验，电源屏空载试验是电路导 通必不可少的一项试验工作，要符合标准和《铁路信号施工规范》要求；③检杏组合架的架间零层电源环线、侧面电源环线、控制台电源环线等相互间有无短路及混线等错接现象，各条配线对地绝缘及线间绝缘电阻是否达到《铁路信号施工规范》要求，确定无误后方可与电源屏连接；④通电检查电源屏及组合是否有熔断器熔断；⑤在完成上述任务后，就可插装继电器．最好是在带电状态下进行，这样可以同时观察到各部分熔断器是否保持完好；⑥最后对审外设备做检查；⑦在做好前6项工作的同时，还要按轨道电路的站场布局，做好轨道电路模拟盘，大站叮做信号机模拟及道岔模拟操纵盘。2．2导通中的故障处理

在完成前期准备丁作后，此时进路还不能排列，还不能进行联锁试验。要使所有单元电

路恢复到定位状态后，才能进行联锁试验。

1)使各个单元电路恢复到定位状态。此项工作要使室外信号机的定位灯光都能点亮，室内相应的灯丝继电器(DJ)吸起：电动转辙机能正常转动并有定、反位显示，且与室内相应的道岔组合中的1DQJ、2DQJ、DBJ、FBJ相对应，所有轨道继电器(GJ)能可靠吸起。这些单元电路都比较简单，可分组__同时进行。处理故障时应本着先内后外、先近后远、先易后难的原则，即先处理室内故障、再处理室外故障；先处理距信号楼近的故障，再处理距信号楼远的故障；先进行简单容易处理的故障、再处理复杂的故障。对于较复杂的电路故障。要尽可能缩小故障范围。

2)当上述工作完成后，即可对控制台盘面上的按钮、表示灯进行对照。要使盘面上的表示灯与此时的电路相一致、显示正确、光带熄灭，按钮按下后，对应的按钮继电器有所反应。3)排列进路。依照联锁表中给J叶I的进路类型，按先短后长、先易后难的次序进行排列进路，先办理短调车进路，逐个办理，逐个核对，做到操作、电路动作及表示完全符合联锁图表的要求，不放过任何一个细小的故障及隐患。短调车进路全部排出后才可进行长调列车进路的排列，再进行调车进路的正常解锁、故障解锁、中途返回解锁等联锁试验内容．最后进行列车进路，列车进路的办理程序与调车进路的办理程序相同。

4)接口电路的导通，接口电路往往不定型，冈此，对接口电路一定要试验彻底。如64D继电半自动闭塞电路、区间自闭结合电路、场问联系电路、与机务段联系电路等。5)轨道电路送电端要接在箱盒引接线上，受电端反送电，使室内轨道继电器吸起。2．3模拟连锁试验

模拟联锁试验过程是前期准备工作及导通试验工作的延续和总结，也是对工程设计质量、施工质量的一个全面的检验过程。所以在模拟联锁试验前要充分熟悉现场设备的布置、联锁图表等主要施工设计图纸，对与站场相关联的有关设备的联系应全面掌握，做到心中有数，然后方可进行模拟联锁试验。3 结束语

从信号施工的准备阶段就应该和线路及信号楼的施工单位紧密联系、相瓦配合。在信停期间做好各方面的施工准

信号电路 篇6

关键词：运放；窄脉冲；小信号

运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业中。

文中介绍的就是一种以三个芯片级联而成的差分运算放大器，该运放能实现窄脉冲小信号放大，脉冲的上升沿可以达到50ns。

1设计目的

根据项目需要，本次设计的差分运算放大器是用于放大检波器输出的信号的，由于接收机接受的信号是小信号脉冲调制，因此设计的运放必要能够放大小信号窄脉冲。因为在小信号情况下，检波器输出为毫伏级别，而指标要求输出在-2～+2V之间，所以设计的差分放大电路放大倍数约100倍。

2 设计思路

由于此次设计的运放是为了放大脉冲信号的，所以必须要考虑脉冲信号上升沿的问题，如果上升沿时间太大会导致脉冲信号的失真，因此设计的最初就是要限定脉冲信号上升沿时间T<50ns。由于脉冲信号的带宽和上升沿存在如下关系：F×T=3.5(F表示带宽)，可知上升沿时间越小，带宽就越大，当上升沿时间T=50ns时，带宽就要达到70MHz。因为运放的带宽和增益成反比，如果只使用一级运放，在达到要求带宽的同时增益就达不到要求的100，因此本次设计的运放采用两级放大结构，每级放大10倍。

3 相关电路

从以上分析可知本次运放电路采用两级结构。第一级首先对基带信号进行差分放大，芯片选择AD公司的ADA4817-1和ADA4817-2，第一级放大电路如图1所示。

第一级放大所用的芯片ADA4817-1(单通道)和ADA4817-2(双通道)FastFET放大器是单位增益稳定、超高速电压反馈型放大器，具有FET输入。这些放大器采用ADI公司专有的超高速互补双极型(XFCB)工艺，这一工艺可使放大器实现高速和超低的噪声(4nV/√Hz；2.5 fA/√Hz)以及极高的输入阻抗。

将第一级输出的信号进行二次放大，第二级放大选择AD公司的AD8009芯片。图2所示是第二级放大电路。

第二级放大所用的芯片AD8009是一款超高速电流反馈型放大器，压摆率达到惊人的5 500 V/μs，上升时间仅为545ps，因而非常适合用作脉冲放大器。

此外为了防止自激，在两级放大的中间连接了一个10Ω电阻。图3是差分运放的整体原理图。

4测试

图4是示波器上显示的是差分输入端得两个信号，从图上可以看出，两个信号的差是2.32mV。

图5是运放的输出信号，从图中可以看出输出信号为220mV，相比输入信号的2.32mV，实现了接近100倍的放大。而且可以从图中看出，上升沿为50ns，也是满足设计目标的。

图6是运放的实物图，实物图中包含了两组运放还有12V转成+5V和-5V的电源转换模块。

5结束语

综上所述，说明该运放几乎无失真的将检波器输出的毫伏级窄脉冲小信号放大了接近100倍。这证明本次设计的差分运放是能够满足要求的并且性能良好。?笮

参考文献

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[2] 方振国，杨一军，陈得宝，等.差分-运放电压串联负反馈的理论计算与仿真分析.

[3] Dai，Y.;“ Noise performance analysis of bipolar operational amplifier based on the noise matrix superposition expression Circuits，Devices and Systems”，IEE Proceedings - Volume: 145，Issue: 5.

[4] Khare，K.; Khare，N.; Sethiya，P.K.; “ Analysis of low voltage rail-to-rail CMOS operational amplifier design Electronic Design”，2008. ICED 2008. International Conference on Digital Object Identifier: 10.1109/ICED.2008.4786640.

[5] Diogu，K.K.; Harris，G.L.; Mahajan，A.; Adesida，I.; Moeller，D.F.; Bertram，R.A.; “Fabrication and characterization of a 83 MHz high temperature β-SiC MESFET operational amplifier with an AlN isolation layer on (100) 6H-SiC” Device Research Conference，1996. Digest. 54th Annual.

[6] Ming-Dou Ker; Jung-Sheng Chen; “Impact of MOSFET Gate-Oxide Reliability on CMOS Operational Amplifier in a 130-nm Low-Voltage Process” Device and Materials Reliability，IEEE Transactions on Volume: 8，Issue: 2.

作者简介

脉冲信号测速电路模块设计 篇7

关键词：电机,光电编码器,脉冲测速电路,脉冲信号采集

1 总体设计思路

本模块首先通过光电编码器获得脉冲信号，将脉冲整形后[1]，输送给单片机进行计数，经过一定时间（200 ms）后计算出电机转动的速度值，通过4位数码管显示出来（此时如果转速超过设定的上限值则启动声光报警），显示范围为0～9 999。同时，单片机将速度信号通过比例计算，得到对应的电压值（1 500 r/min对应5.0 V），输出0.0～5.0 V的电压模拟信号，通过PCB板上两个接头，实现连接外部设备的使用和测量，同时将电压值显示在两位八段数码管上，显示精度为小数点后一位（0.0 V）。

为实现对电机的远程控制，通过键盘设置转速上限（初始值为1 500 r/min）的报警值，当转速超过设置值时声光报警。模块本身可以通过电位器实现对电机的手动调速。系统基本设计如图1所示。

2 各部分设计

2.1 单片机选择

经过综合考虑各功能的实现，选用宏晶公司推出的小型单片机STC12C5202AD-LQFP-32。它是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统的8051，但速度增快了8～12倍。

2.2 单片机功能实现

该模块采用按键电平复位方式实现复位功能；利用E2PROM保证键盘设置的转速上限值得以保存，当断电后再次通电时，上限值为设置后的数值而不是设定的初始值；通过单片机自带的A/D转换口进行输出显示前必要的A/D转换。

设定T1接口为外部计数器，T0用于数码管显示及形成闸门信号，选用工作状态1（即M1M0=01时，定时器所选择的状态）。系统使用最常见的11.059 2 MHz的晶振，设定定时/计数器T0每10 ms中断一次，用以数码管的显示，每200 ms读取一次计数器T1中的数值[2]。

2.3 硬件电路设计

本设计使用一个4位共阳数码管显示电机转速，一个2位共阳数码管显示0.0～5.0 V的电压（其中5.0 V对应1 500 r/min的转速）。

用于设定上限转速的键盘电路由3个按键组成（K1,K2,K3),K1用于进入（此时数码管显示由实际的转速值切换为需要设定的报警上限值）或退出电机转速上限报警值设置界面，K2用于调整数值的大小，K3用于选择需要调整数值的某一位数码管。

A/D转换通过单片机内部引脚实现。STC12C5202AD单片机的ADC是逐次比较型ADC。逐次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位开始，顺序地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型ADC转换器具有速度高、功耗低等优点。

D/A转换的实现采用了美国德州仪器公司生产的TLC5615。它具有串行接口的数/模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍；带有上电复位功能，即把DAC寄存器复位至全零；性能比早期电流型输出的DAC要好，只需要通过3根串行总线就可以完成10位数据的串行输入。

2.4 软件部分

2.4.1 主程序设计

主程序设计流程如图2所示。

在显示部分，显存分别为D＿MEM,D＿MEM+1,D＿MEM+2，其中D＿MEM,D＿MEM+1用于显示转速，D＿MEM+2用于显示电压，BLINK(20H）（位地址00H～07H）为闪烁位控制，2FH（位地址70H～7FH）用作标志位。

P2口控制8段数码管显示，分别由P0.0,P0.1,P0.2,P0.3,P1.1,P1.0控制显示速度的4位数码管和显示电压的两位数码管。

2.4.2 其他子程序

脉冲计算程序、速度转换对应电压程序、键盘设置程序、比较报警上限程序、A/D转换程序、D/A转换程序、E2ROM保存程序、数码显示程序、延时子程序以及其他数值转换和计算子程序[3]。

3 误差分析

根据综合调试实测速度值得出表1，误差波动范围如图3所示。

平均误差分析：

根据数据分析，该模块的设计达到了很好的准确度。

4 结论

本模块的实用性非常强，在运用电机的场合检测电机的实时转速是十分必要的，采用光电式测速系统正是由于其低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点，同时本文的设计也实现了对电机转速的简单控制和转速过快时的报警提示。设计中通过软件硬件各种手段尽可能地减小了误差，保证了检测数据的可靠性。

参考文献

[1]汤鸿来,吴显祥,李璐莹.光电编码器的输出接口和电路系统[J].电子技术,1990(10):34-36.

[2]段晨东.单片机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2008.

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[4]吴勇,李林涛,陈世纯,等.基于Arduino开发环境的光电编码器检测仪的设计[J].现代电子技术,2014,37(2):124-126.

[5]冯希,梁雁冰,张涛.基于FPGA的多路增量式光电编码器测角电路设计方法[J].现代电子技术,2008,31(19):175-177.

微弱信号采集处理电路研究 篇8

关键词：血小板聚集,微弱信号,处理电路

由血小板聚集功能异常可检测出因聚集功能低下所造成的出血倾向疾病,或因聚集功能过高所形成的血栓,诊断血栓栓塞并发症,如中风、心梗等疾病元监测,并可提早预防避免发生。同时可用于研究,如血小板药物学研究、中西药节选抗血小板药物之测定研究中医药活血化淤机理等。全血经低速离心,去除红细胞、白细胞,制备富含血小板血浆(PRP)。在特定的连续搅拌条件下于富含血小板血浆(PRP)中加入诱导剂时,由于血小板发生聚集,悬液的浊度就会发生相应的改变,光电池将浊度的变化转换为电信号的变化,在记录仪上予以记录,根据聚集曲线可计算出血小板聚集的程度和时间。

一、总体设计

1.整体设计。上述血小板聚集功能检测过程很容易受到外界电信号和客观环境的干扰,为了抗干扰,准确的采集有用信号,应系统采用调制解调电路。调制电路使用的是光电调制,解调电路采用精密整流型相敏检波电路。整体设计主要包括激励电路、采集电路、调理电路三部分,功能主要是进行检测信号的采集。整个硬件功能齐全,结构简单,成本低廉,易生产。

2.影响检测精度的因素。(1)机械定位的准确性。根据检测的原理,检测装置的光电发射与光电接收的光轴应一致,因此要求发射部件与接收部件应该水平,中心对应,并且为了避免引入杂光,发射部件与接收部件都一定要采用黑色阳极氧化的工艺,且光轴应在试样中心。另外,我们设置了4条并行的检测通道,为了达到一致性,要求各通道发射部件发射的光束平行,光强一致,发射部件的发射面积相同,同时各接收部件的接收面积也要相同,这就对机械定位要求很高,这将直接影响检测的重复性、一致性。(2)供电电压的稳定性。按照检测原理我们知道供电电压一个微小变化就会改变检测结果。为了滤出供电电压的干扰,我们设置了4条并行的检测通道和一个参考通道,所有通道的硬件电路完全相同,只是检测通道的激励光源发出的光线透过检测血液照射到光电池上,而参考通道光线是直接照射到光电池上的,这样采用差动的方法就可以有效地滤除电源的窜扰信号,提高检测的精度。(3)标准容器的误差。检测中使用的反应试管的透光率也会引起检测误差,这个透光率误差是与更高精度的标准容器比对修正而得到的,这里我们未做任何补偿,进行总体系统误差分析时不能忽略。

二、电路设计

1.激励电路。本系统是使用双光束发光二极管来作为激励光源,分别能发出波长为405纳米的蓝光和660纳米的红光,这样既能满足多种血液检测项目检测光源波长不同的要求,又能降低电路的成本。但这样易于受到外界自然光的影响,而检测信号又均为微弱信号,因此为了减少噪声,提高检测精度,我们一方面对仪器装置做了准确的机械定位,一方面对光源进行了调制。因而该部分电路包含有两部分:一部分是振荡电路,一部分是光电调幅调制电路。(1)振荡电路。这里采用RC正弦波振荡电路,稳幅环节采用的是稳压管,后面又采用了滞回比较器电路将一定频率的正弦波信号变为方波信号来作为载波信号。这样可以消除振荡效应,提高电路的抗干扰能力,保证信号同步。这里注意运放参数的选取,滞后的范围不宜过小,否则会降低抗干扰的能力,但也不宜过大,否则将会影响调解参考信号与调制信号的相位关系,对相敏解调不利。(2)调制光源。这里检测的信号变化微小,很容易淹没到噪声信号中,我们加了调制解调。本系统中使用的是光电调幅调制电路,将方波信号作为载波,发光二极管光强的变化为调制信号。由于检测信号的频率不太高,载波信号频率应大于调制信号频率的10倍以上,方能得到一个良好的调制效果。

2.采集电路。这里采集电路包括光电接收转换电路和精密相敏解调电路两部分,其中的光电接收转换电路为关键部分,它将直接影响电路的成功与否。(1)光电接收与转换电路。这里我们采用的检测传感器为硅光电池,它价格便宜、寿命长、性能稳定。我们通过硅光电池来讲透过检测试剂光强的变化转化为电流的变化,再通过一定的电路将电流的变化转化为电压的变化。因为电压变化信号微小,且检测信号的频率较低,我们选用OP27运算放大器对信号进行去噪和放大处理。OP27精密运算放大器兼有低失调电压和漂移特性与高速、低噪声的特性。失调电压低至25μV,最大漂移为0.6μV/°C,因而该器件是精密仪器仪表应用的理想之选。极低噪声(10Hz时en=3.5n V/√Hz),低1/f噪声转折频率(2.7Hz)以及高增益(180万),能够使低电平信号得到精确的高增益放大。8MHz增益带宽积和2.8V/μs压摆率则可以在高速数据采集系统中实现出色的动态精度。(2)精密相敏解调电路。精密相敏检波电路具有判别信号相位和频率的能力,能够提高抗干扰能力,所以我们选用它。相敏检波电路的主要特点是,除了所需解调的调幅信号外,还要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。在本电路设计中,采用方波信号作参考信号。这时输入信号不是与单位参考信号相乘,而是与归一化的方波载波信号相乘。这时的输出电压对所有的n为偶数的偶次谐波,输出为零;而奇次谐波的传递系数随谐波增高而衰减,因而相敏检波电路具有抑制高次谐波干扰的能力。

3.调理电路。我们设计采用一阶有源低通滤波电路来作为调理电路,具体的做法是在一阶RC低通电路的输出端,再加上一个同相比例放大电路,使之既能起放大作用,又与负载很好隔离开来。

从幅频响应来看,一阶滤波器的效果还不够好,它的衰减率只是20d B/十倍频。我们后面还设计了数字滤波再进行更深层次的滤波。

实验结果表明该信号采集系统在凝血检测单通道的重复性和多通道的一致性方面均达到检测规程的要求,但对检测系统的安全性和稳定性还需进行运行可靠性分析和其他相关的运行评定。从检测结果可以看出该技术设计方案是切实可行的,在技术上和经济上都具有比较高的优越性。

参考文献

[1]阙英男,宋晓萍,邹琳.比浊法测定血小板聚集功能在临床中的应用[J].江西医学检验,2007,(1).

[2]苍金荣.凝血/止血检测的质量保证[J].现代检验医学杂志,2004,(9):33-35.

[3]张国雄.测控电路[M].北京:机械工业出版社,2013.

汽车信号电路与故障检修分析 篇9

汽车信号电路中的各种信号装置互相独立工作, 分别由各自的控制开关控制。典型汽车信号电路如图1所示。该汽车信号电路设有喇叭继电器, 因为该车型信号系统采用了双音喇叭, 所需的电流较大, 若直接由喇叭按钮控制, 按钮触点容易烧蚀。危险警告开关14的1、4端子连接闪光器, 2、3端子分别连接左转向灯和右转向灯。当按下危险警告开关时, 开关内部触点将1、2端子和3、4接通, 使之右转向灯均闪光。

2 汽车信号电路故障诊断

2.1 喇叭不响

发动机能起动 (电源正常) , 但按喇叭按钮时喇叭不响。 (1) 故障原因。 (1) 电喇叭电路中的熔丝 (10A) 烧断, 线路连接处有断脱; (2) 喇叭按钮触点接触不良或搭铁不良; (3) 喇叭继电器触点接触不良、线圈烧坏; (4) 电喇叭内部触点接触不良或触点间短路、线圈烧坏、电喇叭搭铁不良。 (2) 故障诊断方法。 (1) 检查熔丝盒中连接电喇叭电路的l0A熔丝是否烧断。如果熔丝已烧断, 更换新的熔丝, 并检查电喇叭电路有无搭铁故障;如果熔丝正常, 则进行下一步故障诊断; (2) 将喇叭继电器16的电源接柱B与连接电喇叭的接柱H搭接, 听喇叭是否响。如果喇叭不响, 需检查继电器与熔丝盒、电喇叭之间的连接线路, 若线路良好, 则需拆修或更换电喇叭;如果喇叭响, 则进行下一步诊断; (3) 将喇叭继电器连接喇叭按钮的S接柱直接搭铁, 听喇叭是否响。如果喇叭不响, 则需检修或更换喇叭继电器;如果喇叭响, 需检查继电器与喇叭按钮之间的连接线路, 若线路良好, 则需检修喇叭按钮。

2.2 喇叭声音低哑

汽车电源正常, 但喇叭发出的声音低哑。 (1) 故障原因。 (1) 电喇叭触点接触不良、线圈有局部短路、喇叭膜片有破裂等; (2) 喇叭继电器触点接触不良 (烧蚀、接触压力过低) ; (3) 电喇叭线路连接有松动接触不良之处; (4) 电喇叭安装松动而使其搭铁不良。 (2) 故障诊断方法。将喇叭继电器的电源接柱B与连接电喇叭的接柱H直接短接, 听喇叭响声是否正常。如果仍不正常, 需检查电喇叭线路连接及电喇叭的安装, 若均正常, 先将电喇叭触点的接触压力适当调大, 响声仍不能正常则需拆修或更换电喇叭;如果喇叭响声正常, 则需检修或更换喇叭继电器。

2.3 转向灯不亮

接通转向灯开关 (左或右) 时, 所有转向灯均不亮。 (1) 故障原因。 (1) 转向灯电路的10A熔丝烧断; (2) 转向灯开关、闪光器、熔断器盒处线连接不良或之间的线路有断路或搭铁; (3) 闪光器有故障; (4) 转向开关内部接触不良。 (5) 所有转向灯均烧坏。 (2) 故障诊断方法。 (1) 检查熔丝盒中连接转向灯电路的10A熔丝是否烧断。如果熔丝已烧断, 更换新的熔丝, 并检查转向灯, 电路有无搭铁故障;如果熔丝正常, 则进行下一步故障诊断; (2) 检测闪光器1电源接线端子B对地电压。如果无电压, 则需检修闪光器至熔断器之间、熔丝之前的电源线路;如果有蓄电池电压.则进行下一步诊断; (3) 将闪光器的接线端子B与转向灯开关13接线端子L直接相连, 并接通转向开关, 看转向灯是否亮。如果转向灯亮, 则说明闪光器有断路故障, 需拆修或更换;如果转向灯不亮, 则进行下一步诊断; (4) 将转向灯开关的电源接线端子B分别与左、右转向灯接线端子L、R直接连接, 看转向灯是否闪亮。如果闪亮, 则说明转向开关有故障, 需拆修或更换如果不闪亮, 则需检修转向开关至转向灯、闪光器之间的线路及转向灯。

2.4 转向灯不闪亮

接通转向灯开关后, 转向灯常亮不闪烁。 (1) 故障原因。 (1) 闪光器故障; (2) 灯向灯开关前的连接线路有短路之处。 (2) 故障诊断方法。断开闪光器的连接导线, 则两线端子对地电压, 正常应为0V。如果有蓄电池电压, 则需检修线路;如果无蓄电池电压, 则需更换闪光器。

2.5 闪光频率不当

接通某侧转向灯开关时, 转向灯的闪光频率明显过高或过低。 (1) 故障原因。 (1) 闪光器不良; (2) 转向灯电路连接导线或转向灯接触不良; (3) 两侧的转向灯功率不一致或有灯泡烧坏。 (2) 故障检修方法。检查灯泡有无烧坏、左右侧转向灯灯泡的功率是否相同。如果有灯泡烧坏、灯泡的功率不符或两边的灯泡不相同, 则需更换灯泡;如果灯泡检查无问题, 则需检查转向灯电路的线路连接, 看是否有接触不良之处, 若线路连接良好, 则需更换闪光器。

2.6 汽车信号灯与闪光器调整

(1) 故障现象。 (1) 汽车灯光除照明用外, 还有一些是信号灯, 作为汽车使用中对其他车辆或行人的灯光信号标志。汽车信号灯往往配有闪光器以提醒注意。当闪光器不工作时, 由于电热丝的拉力大于弹片弹力, 使触点保持张开状态。在汽车转向时, 先把开关拨到所要转向的一方, 电流便从蓄电池一附加电阻丝一电热丝一转向开关一转向灯搭铁构成回路, 使转向灯D微微发亮。由于电热丝通过电流逐渐被加热且膨胀伸长, 就放松了对触点臂的拉力, 触点在弹片的作用下便闭合, 使附加电阻和电热丝短路, 电流从蓄电池—电磁线圈———触点—灯开关———转向灯一搭铁构成回路, 使转向灯Zx及转向指示灯Zs正式点亮。另外, 此时由于电热丝短路无电流通过, 便冷却收缩, 从而又重新拉开触点, 使转向灯及其指所灯熄灭, 此时又有电流通过附加电阻和电热丝, 如此反复循环, 使转向灯一亮一灭地闪烁。一般每秒内亮1～2次为正常。 (2) 故障与排除。 (1) 转向灯全不亮。当左右侧转向灯全不亮时, 多为保险丝熔断或接触不良, 也有蓄电池到转向开关之间线路断路接触不良, 可以用万用表电压挡测量并排除之;转向灯单边亮度低闪光失常。此故障特征是将转向灯开关拨至某…边时, 例如左转向, 左边转向灯亮度及闪光正常, 而拨向右边时, 两边转向灯都发光微弱。出现这种情况大多是不正常的一边的灯泡搭铁不良所致。接好该灯的搭铁, 故障即可排除; (3) 转向灯闪光频率不正常。当左右转向灯的闪光频率不一致或闪光频率都不正常, 此时应检查闪光器及转向灯另一关接线是否松动。还应检查左右灯泡功率是否相同, 对于电热丝式闪光器, 灯泡功率对闪光频率影响很大, 若灯泡功率小于规定值, 闪频低, 反之闪频高。若左右转向灯闪光频率都高于或低于规定, 一般调整电热丝拉力即可, 若调整无效, 应换新品。

摘要：主要介绍了汽车信号电路的特点、汽车电路故障诊断及部件检修方法等。

关键词：汽车,信号电路,故障检修

参考文献

[1]陆刚.东风汽车充电指示灯电路故障检修[J].中国设备工程, 2006, 6.

[2]陆刚.东风汽车充电指示灯的控制电路故障检修[J].电子世界, 2005, 11.

模拟信号合成电路的改良设计 篇10

根据本系统的设计思想, 如下图, 系统产生多个不同频率的正弦信号, 并将这些信号再合成为近似方波或三角波信号。

系统用单片机产生方波, 再经滤波电路, 生成正弦波。为了保证波形不失真, 选用的放大器需要有足够的带宽, 因此选择TL072P制作信号合成电路, 将产生的10k Hz和30k Hz正弦波信号, 作为基波和3次谐波, 合成一个幅度为5V的近似方波。两种不同幅值不同比例的正弦波信号合成的结果有较大概率不是幅值为5V的近似方波信号, 再之经过滤波和移相电路的信号, 幅值有可能改变。要符合上述要求, 需要在系统中加入调幅电路。

一、滤波电路

1.1理论计算

四阶巴特沃斯滤波器是两个二阶滤波器串联的结果, 以此可以仅分析二阶滤波器, 二阶巴特沃斯低通滤波器传递函数:

Q是等效品质因数, 不同的品质因数会导致幅频响应不同, 因此, 在滤波电路中滤出基波时, 选取恰当的Q值减小高次谐波对基波的影响, 经过计算, Q值在1.5附近, 系统性能最佳。

wc它是特征角频率, 会决定上限截止频率。

1.2滤波设计方案

本设计放大器部分均选TL072, 这是一种JFET作为输入级的低失调、高输入阻抗拥有3MHZ带宽的运放, 适合在此次电子设计中使用。有源四阶巴特沃斯滤波器以集成运算放大器为主要部分, 电路拥有输出阻抗较低、输入阻抗较高的特点。

其滤波效果在Multisim仿真中滤波效果和二阶情况相同, 实际调试过程中使用二阶滤波电路最终合成波形出现较为明显的畸变, 说明方波经过滤波后仍存在很多高次谐波。由下表一可知, 选择四阶巴特沃斯滤波器虽需投入更多时间成本, 但能换来滤波性能上的显著提升。

在实际调试过程中, 电阻阻值R与电容容值C, 需满足两点条件:其一, 必须符合频率计算公式。其二, 电容容值C必须足够的小, 经过多次试验调试, 最终确定容值C应在100pf一下。选取较小的容值C可以避免波形出现锯齿, 最终合成的波形更加接近理论仿真结果。

二、移相电路

移相电路电路主要运用了电容的电流超前电压90度这一特性。但其不是单纯的无源电路而是结合了集成运放的有源电路, 其体积小、性能稳定, 输入阻抗高, 输出阻抗低, 由它组成的移相电路具有电路简单、工作可靠、成本低、波形好、适应性强, 而且可以提供180度的相移。还兼有放大和缓冲的作用, 故选此方案。

三、调幅电路

方波信号经过波形变换和移相后, 其输出幅度将有不同程度的衰减, 合成前需要将各成分的信号幅度调整到规定比例, 才能合成为新的合成信号。

本设计方案选用反相放大电路, 反相放大器的优点在于输入阻抗等于输入电阻, 且其输入与输出的相位相反。在反相放大器中, 仅有差模信号, 两个输入端的电位始终近似为零, 因而抗干扰能力较强;同相放大器两个输入端不仅有差模信号, 还有较大的共模电压, 而较高的共模抑制比就可以达到抑制共模电压的目的。因此如果要求输入阻抗不高、不考虑相位时, 首选反相放大, 因为反相放大只存在差模信号。

四、加法电路

由于信号经过前面调幅电路得到了放大, 调幅电路采用的是反相放大电路, 信号会反相, 因此, 采用反相加法运算电路实现信号合成。

因为要合成后的波形类同于方波和三角波, 则三个频率分量要满足傅立叶

变换系数的要求, 这里就需要系数矫正电路, 即比例运算电路, 通过比例

调节后加到一个加法器组成的叠加电路中, 实现所要达到的相应的波形。

方波的傅里叶级数表示:

在这些谐波中, 它们初相位一致, 各个谐波的系数比例为, 合成一个幅值5V的近似方波, 10k Hz正弦波的峰峰值为6V, 30k Hz正弦波的峰峰值为2V, 50k Hz正弦波的峰峰值应为1.2V, 所以在合成电路过程中还需要对正弦波实现放大。

五、结束语

信号合成电路在实际生活中应用非常广泛, 将不同信号按一定比例进行合成, 可以得到各种需要的波形, 诸如三角波等, 通过信号合成电路可解决实验室已有仪器输出波形类型单一的问题。笔者对本设计方案进行了调试, 调试结果证明此方案设计出的电路性能稳定, 能输出理想的合成波形。总而言之, 本设计在理论仿真的基础上, 经过大量实践, 分析已有数据, 总结改进了信号合成电路的设计, 进一步优化了输出波形。

参考文献

[1]王凤波, 陈学雷, 王进旗.合成电路在信号传输系统中应用[J].电子测量技术, 2004, 03:31+39.

[2]李琨, 张汉富, 张树丹, 于宗光.一种基于DDS的改进信号合成电路设计[J].半导体技术, 2007, 01:52-54.

[3]贺东鹏, 武发思, 徐瑞红, 刘左军, 汪万福.探地雷达在莫高窟窟区树木根系探测方面的应用[J].干旱区资源与环境, 2015, 02:86-91.

[4]周思同, 王永斌, 李亮.磁性天线数字化全向图合成方案设计[J].舰船电子工程, 2014, 11:109-111+142.

[5]张妍, 陈涛, 石蕊, 梁晔.基于DDS技术的数字移相信号发生器的设计及FPGA的实现[J].信息通信, 2014, 11:59.

数字信号采集回放系统电路设计 篇11

本文基于电压测量技术, 设计了一种能够进行数字信号采集和回放的系统电路。本电路以FPGA为核心, 以NAND FLASH芯片为存储载体, 可实现72路数字信号测试, 并且每通道达到100Msps的采集 (回放) 速度。

1 系统电路结构和功能设计

整个系统包含存储板、系统底板、USB2.0接口控制板、回放驱动板、采集转接板等多个组成部分, 能够实现72路数字信号的同步采集和回放。系统结构示意图如下。

所有板卡均插装在系统底板上, 通过数据及控制总线相连。系统中的存储板有9块, 每块可存储8路数字信号, 可实现72路信号的数据存储。每块存储板上有8片8GB FLASH芯片。系统总存储容量为576GB, 按照100M采样率, 可采集或回放10分钟以上, 数据存取速度达900MB/S。

在采集过程中, 被测数字信号通过采集转接板转移到存储板;在回放过程中, 存储板中的数据首先通过回放驱动板输出到被测数字电路。

1.1 FLASH存储板设计

每块存储板上集成了8片NAND FLASH芯片, 分别存储8路数字信号, 并通过FPGA芯片实现接口控制和数据存取。

器件选型方面, 采用了K9HCG08U1M型号的NAND FLASH, 该芯片支持最高40MB/S的瞬间数据存取速率, 容量8GB。

FPGA方面采用了ALTERA公司CYCLONE 3系列芯片, 型号为EP3C25Q240C8N.该芯片有149个可分配IO引脚, 内部RAM资源达608256bits, 含4个锁相环, 完全满足本设计需求[4]。

存储板通过VME32插头与底板数据总线连接, 插头内包含了采集、擦除、回放等控制线和8路数字信号线。

1.2 系统底板设计

系统底板是其它板卡互连的基础, 还提供电源转换、插板接口、开关控制和指示、系统时钟选择等功能。

电源转换芯片组位于底板上侧, 便于散热。提供系统电源。

中间部分是9块FLASH存储卡的VME插座位, 底端是数据总线接口, 用于与USB控制板和回放驱动板等进行连接。

右侧是开关控制电路和晶振电路。开关控制电路主要负责对来自USB控制板的开关信号进行处理, 并通过指示灯加以显示。晶振电路则可提供25MHz和6.25MHz两种时钟, 并在FPGA内部进行4倍频处理。在高速采集回放过程中, 使用25MHz时钟, 可达到100MSPS的采样率和同等回放速率。

1.3 USB接口控制板设计

USB接口控制板主要负责系统设备与上位机之间的数据交换, 包括控制命令和采集回放数据的读写操作。电路板的接口主要有USB2.0接口, 数据及控制总线接口, 回放引脚设置总线接口。本设计中, 采用了CYPRESS公司的USB2.0芯片CY7C68013-128AC作为USB接口芯片。该芯片最高数据速率可达48MB/S。

1.4 采集转接板设计

它的功能是将被测数字电路板转接出来, 使之保持正常工作, 并对其引脚信号加强驱动, 以便本系统设备进行采集。采集时, 将转接口连接到待测设备的数字电路板所在位置, 然后将数字电路板插在采集转接板中间的接口上, 并使用排线与本系统面板的采集接口相连。此时启动待测设备, 在其进入工作状态时启动采集。

1.5 回放驱动板设计

由于FLASH存储卡的驱动能力较弱且没有信号方向选择, 所以在回放时, 必须经过驱动增强和引脚输入输出的方向选择, 才能使被测数字电路板正常工作起来。本设计采用“FPGA+三态门”的方式, 实现回放信号引脚方向选择和驱动。

USB Local Bus通过FPGA进行命令的接收和译码, 并产生三态门控制信号。底板总线接口提供所有72路数字信号, 经过三态门电路选择后, 产生相应的驱动信号给被测数字电路板。

2 上位机软件设计

上位机软件主要负责USB驱动程序的调用、通信协议的实现。系统电路的各种操作均可通过上位机软件完成。其通信协议包括命令设置、数据帧的收发、返回状态判断等等。软件通过协议控制进行采集和回放测试、数据的导入导出操作。“触发采集”用于设置触发采集模式下的参数。

3 系统测试

为了验证本系统设备的各项性能, 针对某型72脚数字电路板进行了现场采集。该型电路板的72路信号除电源和地以外, 均为数字信号, 且最高工作频率为3MHz。

在采集过程中, 观察被测设备和电路板是否仍能正常工作。采集结果表明, 被测设备工作不受影响, 本系统工作正常, 故障灯未亮, 可完成10分钟的采集过程。

在采集结束后, 进行了回放测试, 使用示波器对回放驱动板的信号进行了波形测试。测试结果表明, 回放接口能够完整再现采集到的数字信号。各通道回放信号之间的误差不超过10ns。

4 结论

目前市面上已有的数字信号测量工具, 受限于采集速度、存储深度、可测通道数、现场易用性、信号复现等诸多因素;另一方面, 某些数字电路的维修不只是要做简单的波形测量, 还需要进行信号激励和驱动, 并观察响应, 以确认电路的工作是否正常。本文设计的系统电路以FPGA和FLASH为核心, 可以完成信号记录和回放的功能, 能够对数字信号较多的电路板维修和故障定位发挥极大的辅助作用, 也为数字信号测试技术提供了一种新的方式方法。

参考文献

[1]胡敏明.几种典型的数字电路测试技术[J].管理科学, 2009.