微小模拟信号的模数转换电路设计文献综述

 2022-07-17 05:07

课题:微小模拟信号的模数转换电路设计

一、前言

由于数字技术具有容易被计算机识别、易存储、易处理、易传输等优点,使得数字技术的应用越来越广泛,发展也很迅速。从大自然中检测到的信号主要为模拟信号,要想用数字技术更好更快的处理这些模拟信号,首先要考虑如何把模拟信号转化为数字信号,常采用模数转换器实现模数转换。如今,A/D转换技术几乎成为所有数据采集系统关注的核心技术问题之一。人们也开始越来越重视A/D换技术。当今社会A/D转换技术的应用范围也越来越大,无论是高科技的国防导弹卫星还是普通的工农业生产,几乎都用到了A/D技术。为了满足不同的生产生活需求,对ADC的性能提出了更高的要求。ADC是模拟信号通向数字信号的桥梁,但是目前也是电子技术发展的瓶颈阶段[1]

本课题要设计一种模数转换电路,能够将一个微小的模拟信号转换为数字信号,给出转换效率,以及测试效果。

二、研究背景

1、微弱信号放大技术研究现状

迄今为止,第一台用于微弱信号放大的锁相放大器已经问世五十多年,在这五十年间小信号检测技术得到了迅速发展,尤其近十几年小信号放大技术不仅是微弱信号检测技术的关键而且已经发展成为一个热门领域。近几十年来我国许多学者也一直在致力于小信号放大技术研究。由费里斯公式可知,级联放大器中的各级噪声系数对总的噪声影响是不同的,第一级放大器产生的噪声对信号子样的污染最大,最后一级污染最小。小信号检测仪的第一级通常为前置放大器,担负着微弱信号放大的任务,只有前置放大器产生的噪声足够低才能忽略其对信号子样检测的影响。目前,由美国的keithley公司出产的1801型号n V 级前置放大器所产生的噪声在0.6n V 以下,它可以成功检测出10-9数量级的小信号。吉时利正在努力研究10-12数量级的小信号检测技术[2]

针对微弱的直流信号或频率很低的交流小信号进行放大时,首先要对信号子样进行调制或斩波,只有带通滤波器的带宽足够窄才能满足较高的信噪比的要求,即要求其具有很高的Q值。窄的带宽很大程度上会使滤波器的中心频率改变,从而导致信号频率没法全部通过通频带。锁相放大器主要是选用与待测信号子样相同频率的参考信号,经过延时与信号子样相乘后积分,从而把小信号从强噪声中检测出来。锁相放大器的抗噪能力能够达到传统放大器的上百倍甚至上千倍。日本NF公司出产的LI5640/5630型号锁相放大器,能够成功检测出2n V 的小信号,其可检测的频率为1KHz~1MHz,增益稳定度为plusmn;100ppm/℃,相位稳定度为0.01°/℃[3]。此外,前置放大器应用于输入以及数字设计电路的实现,响应迅速顺利,并具有较高的稳定性和低漂移的特性。

2、A/D转换技术研究现状与发展趋势

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