2014年TI杯大学生电子设计竞赛题
C题:锁定放大器的设计
1.任务
设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器(LIA)。锁定放大器基本组成框图见图1。
2.要求
(1)外接信号源提供频率为1kHz的正弦波信号,幅度自定,输入至参考信号R(t)端。R(t)通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S(t)端,S(t)端幅度有效值为 10μV~1mV。(5分)
(2)参考通道的输出r(t)为方波信号,r(t)的相位相对参考信号R(t)可连续或步进移相180度,步进间距小于10度。(20分)
(3)信号通道的3dB频带范围为900Hz~1100Hz。误差小于20%。(10分)
(4)在锁定放大器输出端,设计一个能测量并显示被测信号S(t)幅度有效值的电路。所测量的显示值与S(t)有效值的误差小于10%。(15分)
(5)在锁定放大器信号S(t)输入端增加一个运放构成的加法器电路,实现S(t)与干扰信号n(t)的1:1叠加,如图2所示。(5分)
(6)用另一信号源产生一个频率为1050~2100Hz的正弦波信号作为n(t),将其叠加在锁定放大器的输入端,信号幅度等于S(t)。n(t)亦可由与获得S(t)同样结构的电阻分压网络得到。锁定放大器应尽量降低n(t)对S(t)信号有效值测量的影响,测量误差小于10%。(20分)
(7)增加n(t)幅度,使之等于10S(t),锁定放大器对S(t)信号有效值的测量误差小于10%。(20分)
(8)其他自主发挥。(5分)
(9)设计报告。(20分)
[table]
项 目 | | |
系统方案 | | |
理论分析与计算 | | |
电路与程序设计 | | |
测试方案与测试结果 | | |
设计报告结构及规范性 | | |
总分 | |
3.说明
(1)各信号输入、输出端子必须预留测量端子,以便于测量。
(2)要求(1)和(6)中的电阻分压网络的分压比例自行定义。由于μV级信号常规仪器难以测量,可通过适合加大输入信号幅度的方法,测量并标定其分压比。
(3)关于锁定放大器的原理可参考《微弱信号检测》。高晋占编著,清华大学出版社2004年。
本帖最后由 Sur 于 2014-8-12 21:44 编辑