多路微弱电流采集系统设计

摘要

本文详细介绍了多路微弱光电流采集系统的设计方案.传统的电流采集由于反馈电阻参数的分散性及信号放大处理电路中各通道的不均匀性误差对测量结果的准确性有很大影响,基于上述原因,本文提出了电流直接切换方案.通过大量试验选择合适的模拟开关,选择某一路电流后利用精密I/V转换电路,得到相应电压,此方案可从原理上消除I/V转换电路带来的分散性误差.由于模拟开关各通道间寄生电容的存在,在I/V转换时转换电压并不能立即稳定,出现振荡现象,本文分析这一现象,提出电路模型并作出相应的解释.由于上述振荡现象的出现,使每一路信号的采集周期变长,为达到系统指标,利用并行处理思想,用4个I/V转换模块同时工作以降低整个电路的采集时间,使用模拟开关CD4052选择即将达到稳定的电压信号进入采样保持器,在前向通道中采用

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1多路数据采集发展状况

2本课题的研究目的和任务

3本文所做的主要工作和本文的结构

第二章并行高速数据采集方案

2.1常规多路数据采集电路形式

2.2常规多路电流采集方案

2.3新型多路光电流前置放大电路方案

2.4前置放大电路并行处理方案

第三章微弱电流源的研制

3.1恒流源定义及构成原理

3.2 8路微弱电流源的研制

3.3电流源测试

第四章硬件电路设计

4.1传统微弱电流放大器存在的问题及解决方法

4.1.1传统微弱电流放大器存在的问题

4.1.2由T型反馈电阻网络构成的微弱电流放大器原理

4.2多路微弱电流前置放大电路

4.2.1方案论证

4.2.2模拟集成开关的选择

4.3前向通道并行工作的原理

4.4 I/V转换系数及二级放大倍数的确定

4.5二级放大电路

4.6接口电路设计

4.6.1 CPU简介

4.6.2最小系统设计

4.6.3电平处理

4.6.4电源电路

4.6.5电平转换

4.6.6复位电路

4.6.7晶振电路

4.7印刷电路板的设计

4.7.1地线设计

4.7.2电源线布置

4.7.3去耦电容配置

4.7.4印制电路板的尺寸与器件布置

第五章软件实现

5.1单片机程序

5.2程序流程图及其说明

5.2.1系统初始化

5.2.2模拟开关初始化

5.2.4 AD初始化

5.2.5放大倍数处理

5.3下位机数据处理

5.3.1数据处理的常用方法

5.3.2滑动平均特点

5.3.3滑动平均定义及计算方法

5.3.4滑动平均端部效应的权系数

5.4上位机Labview程序

5.4.1 Labview简介

5.4.2 Labview程序设计方案

第六章结论

6.1硬件调试

6.2软件调试

6.3测试结果

6.3.1线性度、均匀一致性测试

6.3.2准确度、稳定性测试

6.4本系统的不足及待改进之处

致谢

参考文献

附录(攻读学位期间发表的学术论文)