动态特性模拟补偿滤波器模拟电路设计设计(2)

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3.2 器件的选型 10

3.2.1 运算放大器的选择 10

3.2.2 模拟开关的选择 10

3.2.3 数字电位器的选择 11

3.2.4 单片机的选择 13

3.3 一、二阶测量系统的补偿电路及其调试电路的设计 13

3.3.1一阶测量系统的补偿电路及其调试电路设计 13

3.3.2 二阶测量系统的补偿电路及其调试电路设计 14

3.4 数字电位器x9221的连接 15

3.5 双四选1多路模拟开关 CD4052的连接 16

3.6 补偿电路及其调试电路的PCB图 17

3.7 本章小结 17

4 动态特性补偿电路的仿真结果及分析 18

4.1 一阶测量系统的补偿电路及其调试电路的仿真 18

4.2 二阶测量系统的补偿电路及其调试电路的仿真 20

4.3 本章小结 22

5 动态特性补偿电路调试的实验结果及分析 23

5.1 一阶测量系统的补偿电路及其调试电路的实验结果及其分析 23

5.1.1 实验目的 23

5.1.2 实验步骤 23

5.1.3 实验数据及处理 23

5.2 二阶测量系统的补偿电路及其调试电路的实验结果及其分析 27

5.2.1 实验目的 27

5.2.2 实验步骤 27

5.2.3实验数据及处理 27

5.3 本章小结 29

结论 30

致谢 31

参考文献 32

1 绪论

1.1 本课题的研究背景、目的及其意义

随着科学技术的不断进步与发展，无论是在工程实践领域，科学研究领域还是技术发领域，要求进行动态测量领域也变得越来越多[1]。人们希望尽可能的减小动态测量误差，以更加深入，并且定量的了解许多瞬态过程中各种参数的变化。测量系统承担着感知外界信息，认知外界信息（由测量系统中的传感器来完成,传感器是测量系统的首要环节[2]）以及显示外界信息的重任，其动态性能的好坏直接影响着对被测量的认知和分析，如当其性能如频响特性不理想时，被测信号经过测量系统后的输出信号将发生畸变甚至变成杂乱无章的噪声信号，产生动态测量误差。所以，传感器或者测量系统的重要性和作用非常大就不难想象了。但是由于科学技术水平，结构原理及材料等原因，许多传感器或者动态测量系统的动态特性并不尽如人意，其输出结果并不能反映被测信号的快速变化，因而很难使人满意。论文网

如上文所言，造成动态测试的动态误差的原因是传感器或者测量系统动态特性的非理想性。不想要的信号的影响，非理想频率响应，参数漂移，非线性和交叉灵敏度是传感器的五大缺陷。到目前为止，改善传感器动态特性的方法主要有：修改和调节传感器的结构参数，用动态性能更好的传感器代替动态性能较差的传感器，和对动态测量进行动态补偿[3]。第一种方法受工艺，结构和材料的限制，第二种受经济制约，第三种则是经济可靠的选择，也正是本文所研究的课题。事实上，在新一代的传感器即所谓智能或聪明的传感器中，这五大缺陷的影响已通过信号处理技术得到大大减小，这都是数字系统领域的发展所造成的。谷荻隆嗣在文献[4]中介绍了运用数字滤波器对信号进行处理。朱照在文献[5]中介绍了以DSP实验板为平台，利用数字信号处理器强大的数据处理功能，以神经网络方法为基础研制出的动态补偿系统。但是相比于数字处理方法，运用模拟技术潜在的优势是高信号处理速度，更低的功耗和更小的集成电路。所以采用动态补偿的方法相比于上述方法是一种较为经济可行的放法。动态补偿是指在传感器或者测量系统（被补偿的对象）后串接一个动态补偿滤波器，从而使动态测试系统的动态特性达到所期望的要求。动态特性补偿滤波器是一种特殊的滤波器，用来减小测量系统的动态误差（纠正信号的畸变），而不是像常规滤波器那样是进一步局限测量系统的工作频带，以减小干扰噪声影响。以减小动态测量误差为己任的补偿滤波器的目标则是拓宽测量系统工作频带（与常规滤波器相反）。