1、毕业设计开题报告通信工程无线数控脉冲信号放大器一、选题的背景与意义随着科技的发展，人们可以运用各种仪器对生活中的各种事物进行分析，大到宇宙中的星球，小到细胞，甚至原子。各种分析信号可利用传感器等设备采集，但采集的信号强度往往很小，需要达到一定的强度才能满足仪器的处理需求，比如数字化等。中间避免不了信号放大过程。20世纪90年代以来，随着各种高新技术在血液分析仪中的应用，使其检测原理不断完善，检测水平不断提高，测量参数不断增加，各种类型的血液分析仪已在国内外各医院广泛使用，但检测精度至关重要。其中检测原理之一就是电阻抗法，电阻抗法计数原理（如图1所示）是血细胞非传导性的性质，以对电解质溶液中悬浮
2、颗粒在通过计数小孔时引起的电阻变化进行检测为基础，进行血细胞的计数和体积测定。在等渗电解质溶液（稀释液）中有一个用于细胞计数的小孔管，其内侧充满了稀释液，并有一个内电极，其外侧细胞悬液中有一个外电极，小孔两侧的电极之间有稳定的电流。细胞为相对不良导体，其导电性质比稀释液低，当有一个细胞通过小孔时，电极之间的直流电阻就发生变化，于瞬间引起了电压变化而出现一个脉冲信号。脉冲的数量与细胞的数量成正比，脉冲的高度与细胞的体积成正比。图1、电阻抗法计数原理图但输出的脉冲幅值处于MV级别，过小，不利于后续数据的处理，固在输出端加了脉冲放大电路，放大器的分为三级，总体放大倍数大致为6000左右。检测过程中放
3、大器的放大倍数过大过小都会影响检测精度，所以需要根据实际情况调节放大器的放大倍数，传统的调节方式是利用可调电位器作为放大器的反馈电阻，通过改变电位器的阻值从而改变放大器的放大倍数。虽然这种调节方式的放大倍数连续可调，精度高，但是调节麻烦。我们可以通过数控的方式改变放大器的放大倍数，虽然数控方式导致放大倍数不能连续可调，精度没有前者高。但使得调节更加方便，完全可以使数控的精度达到设备的要求。随着无线技术的不断普及，我们可以将该技术引入到数控方式中，通过单片机和无线传输模块实现远程控制，这使得调节更加方便，而且在遇到人员不方便靠近的情况时，无线远程控制就发挥了其优势。二、研究的基本内容与拟解决的主
4、要问题设计一个脉冲放大器，用于血液分析仪中的检测脉冲放大，便于后续的信号处理。该脉冲放大器分为三级，分别为前置放大、二级放大以及三级放大，其中第三级放大部分采用的无线数控的方式控制放大倍数，以便根据实际情况调节放大电路的放大倍数。系统的整体框图如图2所示前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前图2、系统整体框图要求1放大倍数能够无线控制2放大倍数为15003000倍3频带宽度为100HZ500KHZ4能够根据环境温度自动调节放大倍数5具有良好的屏蔽与抗干扰性拟解决的问题1前置放大器的选择。2二级放大器的选择。3三级放大器与数控方式的选择。4无线控制电路的设计。5系统的放大倍数达到1500300
5、0倍。6系统的频带宽度达到100HZ500KHZ。7解决系统的屏蔽与抗干扰性。三、研究的方法与技术路线该脉冲放大电路由三部分组成前置放大，二级放大，三级放大。前置放大是三级中最关键的，要尽可能地抑制噪声，否则在第一级引入的噪声将随着信号一起进入后级放大，可能会导致最后一级放大器噪声限幅。可采用集成运放且放大倍数可达100倍左右。第二级采用集成运放，且放大倍数在30倍左右。第三级是实现数控的关键，传统的调节方式是反馈电阻采用机械电位器，使放大倍数在13倍间连续可调。将第三级改造成数控放大器，即可实现整个放大电路的数控，可以采用多种方式实现（1）、利用数字电位器与运放很容易构成程控增益放大器。其特
6、点是它不仅能实现量程多级变化，实现高的增益分辨率，而且线路非常简单。使用数字电位器可以使智能仪器仪表的参数调整快速、精细、稳定，达到机械电位器达不到的效果。这种方式的分辨率由数字电位器决定。但由于数字电位器本身的滑动抽头个数有限，如X9221，分辨率为7位，而微调需要的精度高，数字电位器的阻值范围及分辨率不够。前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前图3，数控电位器方式框图（2）、利用DAC与高速乘法器级联实现数控，比如AD734是高精度、高速四象限模拟乘法器/除法器，其传递函数为WXYUZ，既可以实现两路模拟信号的乘积也可以实现除法，同时还可以通过施加Z
7、路信号调节输出信号的直流漂移，Y为增益控制的分子,U为增益控制的分母，因此实际增益为Y/U,可将双路高精度十六位分辨率数模转换器输出的双路信号，经过放大后送人AD734。由于开环增益的限制，该方式实现的最大增益为60DB，增益调节精度高于0002DB，但此方式需要使用双路DAC，且高速乘法器AD734价格较贵，所以在带宽要求不是非常高的场合，不宜采用。前前DAC前前前前前/前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前图4、模拟乘法器/除法器方式框图（3）、利用DAC与压控放大器数控。DAC采用增强型单片机C8051F330的内置10位DAC。这样数控电路与无线控制模块结合更
8、加紧密，而且电路也更加简单。省去了外置DAC的费用。压控放大器我们可以采用AD603，该放大器具有低噪声，宽频带的特点。在90MHZ的频带宽度下可实现11DB31DB的增益；在9MHZ的频带宽度下可实现9DB51DB的增益。不管从精确度，放大倍数以及频带宽度都符合设计的要求。前前DAC前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前前图5、双路DAC与两级运放级联方式框图综上所述，本设计采用第三种方法，即增强型单片机与压控运算放大器的方式实现无线数控信号放大。四、研究的总体安排与进度2010年11月2010年12月调研、查找和阅读大量相关文献并且收集资料，确定设计方案，
9、并对项目的可行性进行论证，完成开题报告。2011年1月根据设计方案制作放大电路。2011年2月控制电路的做作与调试。2011年3月将放大电路与控制电路整合，进行进一步的调试2011年4月将系统与血液分析仪整合，根据实际情况进行进一步调试、改进，完成相关数据的记录，并由导师验收完成。2011年5月进行项目总结，完成毕业论文及毕业答辩。五、主要参考文献1乐家新,周建山,兰亚婷血细胞分析仪检测原理J中华检验医学杂志,2004,2732052082于彦,徐增高,杨涛浅谈血细胞分析仪的检测原理J医疗装备,2001,14810113童诗白,华成英,清华大学电子学教研组模拟电子技术基础第三版M高等教育出版社
10、,20044马忠梅,籍顺心,张凯等单片机的C语言应用程序设计第4版M北京航空航天大学出版社,20065C8051F330/1混合信号ISPFLASH微控制器D20036NRF4L0124GHZ单片高速2MBPS无线收发芯片D,20077关雪梅,乔双等,程控增益线性脉冲放大器的设计J核电子学与探测技术,2006,2633613638曾国强,倪师军,葛良全乘法器与乘法型DAC在核仪器程控增益放大器中的设计J核电子学与探测技术,2010,3068618649AD603LOWNOISE,90MHZVARIABLEGAINAMPLIFIERD201010MGABAL,NMEDRANO,BCALVOACOMPLETELOWVOLTAGEANALOGLOCKINAMPLIFIERTORECOVERSENSORSIGNALSBURIEDINNOISEFOREMBEDDEDAPPLICATIONSJPROCEDIAENGINEERING,2010,187770587477
