無線數(shù)控脈沖信號放大器設(shè)計(jì)【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述通信工程無線數(shù)控脈沖信號放大器設(shè)計(jì)摘要：設(shè)計(jì)一種用于血液分析儀中小信號脈沖放大的無線數(shù)控放大器。該無線數(shù)控放大器由兩部分組成：無線控制端和數(shù)控放大節(jié)點(diǎn)。無線控制端由單片機(jī)和無線收發(fā)模塊組成，單片機(jī)控制無線收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)控放大節(jié)點(diǎn)由單片機(jī)、無線收發(fā)模塊和放大電路組成，以單片機(jī)為核心，控制無線收發(fā)模塊接收數(shù)據(jù)并利用接收的數(shù)據(jù)控制放大電路的放大倍數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證，本數(shù)控放大器的通頻帶為120Hz~500KHz，根據(jù)輸入脈沖信號的大小，放大倍數(shù)在800~3000數(shù)控可調(diào)。關(guān)鍵字：無線；數(shù)控；單片機(jī)。引言隨著科技的發(fā)展，人們

2、可以運(yùn)用各種儀器對生活中的各種事物進(jìn)行分析，大到宇宙中的星球，小到細(xì)胞，甚至原子。各種分析信號可利用傳感器等設(shè)備采集，但采集的信號強(qiáng)度往往很小，可能只有mV級別，需要達(dá)到一定的強(qiáng)度才能滿足儀器的處理需求，比如數(shù)字化等。中間避免不了信號放大過程。20世紀(jì)90年代以來，隨著各種高新技術(shù)在血液分析儀中的應(yīng)用，使其檢測原理不斷完善，檢測水平不斷提高，測量參數(shù)不斷增加，各種類型的血液分析儀已在國內(nèi)外各醫(yī)院廣泛使用，但檢測精度至關(guān)重要。其中檢測原理之一就是電阻抗法[1]，電阻抗法計(jì)數(shù)原理（如圖1所示）是血細(xì)胞非傳導(dǎo)性的性質(zhì)，以對電解質(zhì)溶液中懸浮顆粒在

3、通過計(jì)數(shù)小孔時(shí)引起的電阻變化進(jìn)行檢測為基礎(chǔ)，進(jìn)行血細(xì)胞的計(jì)數(shù)和體積測定。在等滲電解質(zhì)溶液（稀釋液）中有一個(gè)用于細(xì)胞計(jì)數(shù)的小孔管，其內(nèi)側(cè)充滿了稀釋液，并有一個(gè)內(nèi)電極，其外側(cè)細(xì)胞懸液中有一個(gè)外電極，小孔兩側(cè)的電極之間有穩(wěn)定的電流。細(xì)胞為相對不良導(dǎo)體，其導(dǎo)電性質(zhì)比稀釋液低，當(dāng)有一個(gè)細(xì)胞通過小孔時(shí)，電極之間的直流電阻就發(fā)生變化，于瞬間引起了電壓變化而出現(xiàn)一個(gè)脈沖信號。脈沖的數(shù)量與細(xì)胞的數(shù)量成正比，脈沖的高度與細(xì)胞的體積成正比。圖1、電阻抗法計(jì)數(shù)原理圖但輸出的脈沖幅值處于mV級別，過小，不利于后續(xù)數(shù)據(jù)的處理，固在輸出端加了脈沖放大電路，對小脈沖信號

4、進(jìn)行放大，以滿足處理需求。放大器的分為三級，總體增益1500~3000倍可調(diào)。檢測過程中放大器的放大倍數(shù)過大過小都會影響檢測精度，所以需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式是利用可調(diào)電位器作為放大器的反饋電阻，通過改變電位器的阻值從而改變放大器的放大倍數(shù)[2]。雖然這種調(diào)節(jié)方式的放大倍數(shù)連續(xù)可調(diào)，精度高，但是調(diào)節(jié)麻煩，需要將設(shè)備外殼拆下進(jìn)行調(diào)節(jié)。我們可以通過數(shù)控的方式改變放大器的放大倍數(shù)，這樣，用戶可以通過儀器外部的按鍵即可進(jìn)行調(diào)節(jié)。雖然數(shù)控方式導(dǎo)致放大倍數(shù)不能連續(xù)可調(diào)，精度沒有前者高。但使調(diào)節(jié)更加方便，完全可以使數(shù)控的精度

5、達(dá)到設(shè)備的要求。主題隨著無線技術(shù)的不斷普及，我們可以將該技術(shù)引入到數(shù)控方式中，通過單片機(jī)[3]和無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，這使得調(diào)節(jié)更加方便，在遇到人員不方便靠近的情況時(shí)，無線遠(yuǎn)程控制就發(fā)揮了其優(yōu)勢。該脈沖放大電路由三部分組成：前置放大，第二級放大，第三級放大。前置放大是三級中最關(guān)鍵的，要盡可能地抑制噪聲，否則在第一級引入的噪聲將隨著信號一起進(jìn)入后級放大，可能會導(dǎo)致最后一級放大器噪聲限幅。固第一級需采用一定的措施來抑制噪聲[8]?？刹捎眉蛇\(yùn)放且放大倍數(shù)可達(dá)100倍左右。第二級采用集成運(yùn)放，放大倍數(shù)在2.5倍左右，且在放大器的反饋中引入溫

6、控電阻，使得儀器可以根據(jù)外接溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。第三級是實(shí)現(xiàn)數(shù)控的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式是反饋電阻采用機(jī)械電位器，使放大倍數(shù)在6~12倍間連續(xù)可調(diào)。將第三級改造成數(shù)控放大器，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)放大電路的數(shù)控，可以采用多種方式實(shí)現(xiàn)：（1）、利用數(shù)字電位器與運(yùn)放很容易構(gòu)成程控增益放大器[5]。其特點(diǎn)是它不僅能實(shí)現(xiàn)量程多級變化，實(shí)現(xiàn)高的增益分辨率，而且線路非常簡單。使用數(shù)字電位器可以使智能儀器儀表的參數(shù)調(diào)整快速、精細(xì)、穩(wěn)定，達(dá)到機(jī)械電位器達(dá)不到的效果。這種方式的分辨率由數(shù)字電位器決定。但由于數(shù)字電位器本身的滑動(dòng)抽頭個(gè)數(shù)有限，如X9221，分辨率為7位

7、，而微調(diào)需要的精度高，數(shù)字電位器的阻值范圍及分辨率不夠。圖2，數(shù)控電位器方式框圖（2）、利用DAC與高速乘法器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)數(shù)控[6]，比如AD734是高精度、高速四象限模擬乘法器/除法器，其傳遞函數(shù)為W=X*Y／U+Z，既可以實(shí)現(xiàn)兩路模擬信號的乘積也可以實(shí)現(xiàn)除法，同時(shí)還可以通過施加Z路信號調(diào)節(jié)輸出信號的直流漂移，Y為增益控制的分子,U為增益控制的分母，因此實(shí)際增益為Y/U,可將雙路高精度十六位分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的雙路信號，經(jīng)過放大后送人AD734。由于開環(huán)增益的限制，該方式實(shí)現(xiàn)的最大增益為60db，增益調(diào)節(jié)精度高于0.002db，但此方式需

8、要使用雙路DAC，且高速乘法器AD734價(jià)格較貴，所以在帶寬要求不是非常高的場合，不宜采用。圖2、模擬乘法器/除法器方式框圖（3）、利用DAC與壓控放大器數(shù)控。DAC采用增強(qiáng)型單片機(jī)C8051