[经验] 电赛：信号失真度测量装置之三

火辣西米秀 2025-6-8 21:42 楼主

2. 直流偏置加法电路设计

=偏置部分选用经典加法器电路，其中比例电阻均取10kΩ。具体偏置大小采用定值电阻与电位器分压的方式，考虑到MCU ADC要求采集信号幅度在0~3.3V，取放大后的正弦波峰峰值最大可放大到3Vpp，则：

故取1K电位器与3.3K定值电阻分压。

3. FFT测量设计

快速傅里叶变换FFT可以将一个时域信号变换到频域，也可以将一个信号的频谱提取出来，先对一个信号在时域上按照采样频率F进行采集，采集N个点然后对这N个点进行FFT运算，就可以得到这个信号的频谱特性。FFT之后结果就是一个N个点的复数，每一个点对应一个模值为实部与虚部平方和的频率点，每个频率点的模值（第一个点直流分量除外）为原始信号峰值A的N/2倍，第一个点直流分量为A的N倍。第n个点对应的信号频率为：

原理图电路分析

1. 自动增益控制放大电路

AGC电路本质上是一个反馈控制电路，将输出电压平均值通过检测电路变换为合适的直流电平，并反馈至压控增益放大器的增益控制端，其结构如下图。 EEWORLDIMGTK2

压控增益放大器决定了AGC的最大增益和增益变换范围，电路的频率特性，噪声指标等主要指标也取决于这个放大器。由于反馈环反馈准直流信号，所以对于整个放大器的频率特性基本没有影响。

本系统中的自动增益控制放大电路，是由两个AD603构成可变增益放大器，每个AD603的电压增益可以从0dB变化到+42dB，两个放大器构成的级联放大器增加AGC的控制范围。

AD603依靠控制电压控制放大倍数；比较器AD8561比较的是第二级AD603输出信号(比较器的同相端)和设置电压(比较器的反相端)，使用二极管和RC对比较器输出信号进行检波；检波的值的范围0~3.3V，电路设置为固定电压值1.4V，这样就可以保证调整电压在AD603的控制电压范围内，使AD603能正常放大，具有自动调节的能力，如图所示。

EEWORLDIMGTK3

2. 直流偏置加法电路

在本系统中，由于前级放大电路中的AD603存在内部失调电压，导致放大后的信号在进入加法器前存在较大的直流偏置，故加入截止频率为1.59Hz的高通滤波器隔直，这里取电容C=0.1μF，R=1MΩ的一阶无源高通滤波器。

同时，为防止分压电路电阻对加法器比例电阻的影响，与比例电阻对高通滤波器截止频率的影响，在分压电路和高通滤波器后各加入一级跟随器进行隔离再输入进加法器，实际电路如图所示。

EEWORLDIMGTK4

PCB电路分析

1. 自动增益控制放大电路

这个用的是备赛期间准备的AGC自动增益控制放大模块，所以就不贴PCB图了，放一个淘宝链接：https://m.tb.cn/h.fiGzQkD?sm=9124c2 AGC模块 AD603 自动增益控制手动、程控调节输出幅值带宽10M。