智能鎖相放大器的設(shè)計(jì).pdf

1、鎖相放大器，特別是數(shù)字型的正交矢量鎖相放大器，是微弱信號檢測領(lǐng)域里的主要儀器，它具有測量精度高，穩(wěn)定性好，信噪比高等突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)以及多種工程領(lǐng)域中。為了滿足實(shí)時(shí)性高、運(yùn)算速度快、精度高等要求，本文選用了ARM和FPGA組成的嵌入式平臺進(jìn)行智能鎖相放大器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　 本文圍繞數(shù)字型正交矢量鎖相放大器設(shè)計(jì)，首先，介紹了它的工作原理和基本結(jié)構(gòu)，分析了影響其性能的主要參數(shù)采樣頻率、低通濾波器的截止頻

2、率、階數(shù)等，提出了基于ARM和FPGA嵌入式平臺的智能鎖相放大器的解決方案。其次，根據(jù)數(shù)字型的正交矢量型鎖相放大器的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件，選擇了AD8331作為信號通道的前置放大器和可變增益放大器，可提供20M的帶寬，74.5dB的增益；選擇了AD9430作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可提供120M的采樣速率,375μV的分辨率；選擇了AD9518-1為模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供采樣時(shí)鐘，設(shè)置采樣時(shí)鐘在12.5M到120M可調(diào)；利用FPGA(EP3C10)設(shè)計(jì)

3、了頻率分辨率為0.028Hz，最高頻率為20MHz的參考信號生成器、相敏檢波器、IIR低通濾波器、相位和幅值運(yùn)算模塊等；以及各個(gè)部分之間接口的設(shè)計(jì)，主要是ARM和FPGA之間的接口，ARM與采樣時(shí)鐘生成器之間的接口等。再次，根據(jù)智能鎖相放大器的控制功能，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟件，包括在ARM平臺上新添加的硬件設(shè)備FPGA和時(shí)鐘生成器驅(qū)動的設(shè)計(jì)，以及基于Linux操作系統(tǒng)上的QT應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)等。最后，結(jié)合先前的設(shè)計(jì)，分析了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，給出了所設(shè)