发布时间 : 星期三 文章激光干涉式微位移测量系统的设计和研究 - 图文更新完毕开始阅读c0738f8183d049649b665863
重庆理工大学毕业论文 系统的硬件结构
3.3信号调理电路 3.3.1滤波电路
由于信号中含有频率成分较多噪声的低频成分，因此采用带通滤波器滤除噪声，提高信噪比。系统运用有源高通滤波器，其中有源滤波器成本低，质量可靠及寄生影响小，设计和调整过程简便，阻带衰减速度比无源滤波器快，因而有源高通滤波器更适合该系统低频滤波如图3.5。
表3.1 滤波器设计选择用表
Fc/Hz <100 100~1000 (1~10)k (10～100）k >100k (100~10)* C1/uf 10~0.1 0.1~0.01 0.01~0.001 (1000~100)*根据有源滤波器设计电容选择用表3.1。
图3.5 系统高通滤波电路
选择取
====20pf。
=51k,*=
=4.7k。 *=0.92M
=5k,=15k,
截至频率=
考虑信号带宽要求设置增益为A=（-60/40）×（-60/40）=9/4 3.3.2 主放大电路
推动放大电路设计成反相放大，主要由集成运放及外围元件组成
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。主放电
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路的设计要考虑带宽、功耗、噪声、响应速率等各方面因素, 本设计里选用了一款超低失真、低噪声、高压摆率的运算放大器。它是一种较理想的应用于宽动态范围、高精度、高速环境下的运算放大器。由前置放大输出的电信号约为几十毫伏。为满足后续整形器的阀值电压设置放大倍数为200倍，本电路选用AD8045集成运放，管脚如图其单位增益带宽是1GHZ，在增益200的条件下带宽完全满足要求。
为了去除电源的抖动波纹的退耦电容。
图3.6 AD8045管脚分布图
AD8045参数如下：
-3dB单位增益带宽： 1000MHZ； 失调电压：0.2mv; 失调电流: 2uA; 温漂： 8μV/ ℃; 输入阻抗：3.6/1.0MΩ； 开环增益：64dB;
根据要求设置参数：=56Ω, 增益A=
≈200。
=11.3kΩ，=
=100nF，=
=10uF。
图3.7 主运放电路
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3.3.3 方波整形
根据系统测位移的原理知道，需将滤波放大输出信号整形为方波以便后续计数器进行计数再送入单片机处理。整形的实现是通过门限比较器实现的。系统采用常用有施密特触发器的六反相器74LS14。逻辑图3.8和功能表3.2如下：
图3.8 74LS14逻辑图
表3.2 74LS14功能参数表
由表可知，当传感器输出信号电压值大于1.6V，74LS14输出低电平，当信号电压值小于0.8V时输出为高电平。管脚分布如图
图3.9 74LS14管脚分布图
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3.4 计数处理电路
本部分由4片4位可预置数同步计数器（异步清零）74LS161、数据锁存器74HC573、反向器40106组成。这部分的作用是将测量信号和基准信号的计数值锁存到锁存器以及通过反向器的进位信号产生中断记录进位数供单片机读取从而进行数据处理。 3.4.1 芯片介绍
（1)74LS161
161的清除端是异步的。当清除端CLEAR为低电平时，不管时钟端CLOCK状态如何，即可完成清除功能。表3.3是161的功能表
表3.3 74161功能表
CLK X X X X ↑ ↑ CLR L H H H H H ENP X H L L X H ENT X L H L X H LOAD X H H H L H FUNCTION 清零 RC disable disable RC disable 置数 计数 161的计数是同步的，靠CLOCK同时加在四个触发器上而实现的。当ENP、ENT均为高电平时，在CLOCK上升沿作用下QA－QD同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。管脚分布如图3.10
图3.10 74161管脚分布图
各引脚功能： -MR: 异步清零端； CP： 脉冲输入端；
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