1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic

73 497 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 73
Dung lượng 9,2 MB

Nội dung

Bộ dò nhạy pha - Phase Sensitive Detection (PSD)” là trái tim của bộ khuyếch đại lock in, nó được xem như là một bộ hoàn điệu hay bộ trộn.

ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp Tóm tắt Bản khóa luận tốt nghiệp gồm có ba phần riêng biệt trong đó phần một là lý thuyết bộ khuyếch đại lock-in tiếp theo là tổng quan chung cấu trúc vi điều khiển dsPic30F4011 và cuối cùng là phần thực nghiệm. Chương 1 về lý thuyết bộ khuyếch đại lock-in trước tiên ta sẽ tìm hiểu tại sao lại phải dùng bộ khuyếch đại lock-in trong đo lường tín hiệu nhỏ và khái niệm bộ khuyếch lock-in, tiếp theo là đồ cấu tạo chung của một bộ khuyếch đại lock-in cổ điển. Cuối cùng là phần tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bộ khuyếch đại lock-in số và tương tự. Trong chương 2 về tổng quan cấu trúc của vi điều khiển dsPic30F4011 chúng ta sẽ tìm hiểu chung về họ vi điều khiển DsPic30F tiếp đó là đặc điểm chung của họ vi điều khiển dsPic30F4011. Cuối cùng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về cấu trúc của vi điều khiển dsPic30F4011. Phần còn lại của bản khóa luận sẽ là phần thực nghiệm, ở đây trình bày toàn bộ quá trình thiết kế bộ khuyếch đại lock-in gồm có phần cứng, phần mềm và kết quả thực nghiệm. Phần cứng có các khối riêng biệt, với mỗi khối có trình bày lý thuyết và cơ sở thiết kế. Còn phần mềm được trình bày dưới dạng đồ khối của cấu trúc chương trình với các modul riêng biệt. Sau khi thiết kế được bộ khuyếch đại lock-in số, ta sẽ thử nghiệm một hệ đo cho cảm biến có nhân là bộ khuyếch đại lock-in vừa chế tạo. Cụ thể trong bản khóa luận sẽ thử nghiệm một hệ đo áp dụng cho cảm biến áp suất MPX2300D do công ty Motorola cung cấp. Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp MỤC LỤC Mở Đầu .1 Chương 1. Bộ Khuếch Đại Lock In 2 1.1. TỔNG QUAN VỀ BỘ KHUYẾCH ĐẠI LOCK IN 2 1.1.1. Giới thiệu .2 1.1.2. Khái niệm “lock in amplifier” .6 1.1.3. Cấu trúc chung của bộ khuyếch đại lock in .6 1.2. BỘ KHUYẾCH ĐẠI LOCK IN TƯƠNG TỰ (ANALOG LOCK-IN AMPLIFIERS) 7 1.3. BỘ KHUYẾCH ĐẠI LOCK IN SỐ (DIGITAL LOCK-IN AMPLIFIERS) .9 Chương 2. Vi Điều Khiển DsPic30F4011 .11 1 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC 11 2 2.2. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 11 2.2.1. Khối xử lý trung tâm CPU .11 2.2.2. Bộ chuyển đổi tương tự số ADC 12 2.2.3. Các cổng vào ra I/O Port và các ngoại vi 12 2.2.4. Bộ xử lý tín hiệu số 12 2.2.5. Một số đặc điểm khác 13 3 2.3. CẤU TRÚC CỦA VI ĐIỀU KHIỂN DSPIC30F4011 13 2.3.1. Khối xử lý trung tâm CPU .13 2.3.2. Khối tạo địa chỉ AGU 17 2.3.3. Tổ chức bộ nhớ và bộ nhớ chương trình 20 2.3.4. Các cổng vào ra I/O Port 23 2.3.5. Ngắt và cơ chế ngắt .25 2.3.6. Các bộ định thời 27 Trong vi xử lý dsPIC40F4011 có tới năm bộ định thời (Timer) 16-bit. Trong đó các Timer có thể hoạt động riêng biệt, riêng hai Timer 2, 3 và hai Timer 4, 5 có thể kết hợp với nhau để trở thành một Timer 32 bit 27 Xung nhịp đầu vào (Fosc/4 hoặc xung nhịp ngoài) đưa vào Timer 16-bit và có thể được chia tần số theo các tỉ lệ sau: 1:1, 1:8, 1:64, 1:256 được xác định bởi các bit TCKPS<1:0> của thanh ghi TxCON. Hệ số chia tần này (prescaler) có thể bị xoá khi xảy ra một trong các điều kiện sau: .28 2.3.7. Bộ chuyển đổi tương tự số ADC 31 Module ADC sử dụng RAM để làm bộ đệm lưu kết quả biến đổi A/D. Có tất cả 16 vị trí trong RAM được sử dụng để làm việc này, đó là: ADCBUF0, ADCBUF1, ADCBUF2, ., ADCBUFE, ADCBUFF. RAM chỉ có độ rộng 12-bit nhưng dữ liệu chứa trong nó lại là một trong bốn dạng số 16-bit đó là: nguyên, nguyên có dấu, phân số, và phân số có dấu 31 Chương 3. Thực Nghiệm .34 3.1. PHẦN CỨNG .34 3.1.1. Các khối nguồn 35 3.1.2. Khối các bộ lọc thông thấp 36 3.1.3. Khối biến đổi DAC 37 3.1.4. Khối khuyếch đại tín hiệu vào 44 3.1.5. Khối LCD .49 3.1.6. Khối xử lý trung tâm 50 3.2. PHẦN MỀM 50 3.3. CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM: 52 3.3.1. Mạch khuyếch đại lock-in đã chế tạo và tín hiệu vào ra lock in: .52 3.3.2.Thử nghiệm bộ khuyếch đại lock-in với cảm biến áp suất MPX2300D: 56 Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp Kết Luận .60 Phụ Lục .61 Bảng các ký hiệu, chữ viết tắt VĐK : Vi điều khiển ADC : Chuyển đổi tương tự số (Analog digital convert) DAC : Chuyển đổi số tương tự (Digital analog convert) Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp KĐTT : Khuyếch đại thuật toán AC : Dòng điện xoay chiều DC : Dòng điện một chiều Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp Mở Đầu Với sự phát triến mạnh hiện nay của việc ứng dụng các cảm biến thì việc thiết kế những hệ đo và khảo sát cảm biến là rất cần thiết, nó là một thiết bị không thể thiếu cho bất kỳ một phòng thí nghiệm nào. Một hệ đo nhạy và có chính xác cao còn được ứng dụng trong y học, đó chính là những máy xét nghiệm y sinh. Ngoài ra nó còn có ý nghĩa quan trọng tới nhiều ứng dụng cần độ chính xác cao trong khoa học kỹ thuật (ví dụ như: đo lường chính xác, robotic, ) Nhiều cảm biến được thiết kế có lối ra điện áp rất nhỏ, chính vậy việc để phát hiện sự sai lệch và đo điện áp ra là rất khó khăn. Do đó ý tưởng thiết kế một hệ đo lường có độ nhạy cao cho những cảm biến này là rất quan trọng, và một trong những ý tưởng đó là hệ đo có sử dụng bộ khuyếch đại lock-in. Với nhân là một bộ khuyếch đại lock-in chúng ta sẽ có được một hệ đo sensor khá lý tưởng, nó có thể cung cấp những phép đo độ phân giải cao những tín hiệu một cách tương đối sạch với độ lớn và tần số riêng biệt. Việc thiết kế một hệ đo mà có nhân là bộ khuyếch đại lock-in cổ điển cũng khá phức tạp trong bộ khuyếch đại cần có các bộ trộn kênh và bộ lọc có độ chính xác cao. Ngoài ra trong bộ khuyếch đại lock-in tương tự thì ảnh hưởng từ việc trôi nhiệt và già hóa của các linh kiện sẽ gây ra sự sai số lớn cho hệ đo. Nhưng nếu ta thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số thì khả thi hơn nhiều. Với công nghệ số, một vi điều khiển có thể đảm nhiệm tốt vai trò là bộ bộ lọc và bộ trộn kênh có độ chính xác cao. được số hóa nên sẽ không có hiện tượng trôi nhiệt và già hóa linh kiện gây sai số ảnh hưởng tới hệ đo.Chính vậy một bộ khuyếch đại lock-in số là lựa chọn thông minh nhất của người sử dụng. Và Trong khóa luận này em sẽ tìm hiểu thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic. Và từ đó hình thành nên một hệ đo đơn giản với nhân là bộ khuyếch đại lock-in số và sẽ thử nghiệm hệ đo với cảm biến áp suất MPX2300D của Motorola. Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 1 ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp Chương 1. Bộ Khuếch Đại Lock In 1.1. Tổng quan về bộ khuyếch đại lock in 1.1.1. Giới thiệu Trong rất nhiều ứng dụng để đo những tín hiệu AC rất bé có thể bé tới vài nanovolts người ta không thể sử dụng phép đo thông thường (sử dụng các máy đo vạn năng chẳng hạn). Đó chính là nguyên nhân ra đời của bộ khuyếch đại lock in (lock-in amplifier). Vậy tại sao ta lại không dễ dàng đo được những tín hiệu AC nhỏ (vài nanovolts)? Ta xét các dụ sau.[8] dụ 1: Cho một tín hiệu sóng sine 10nV tần số 10kHz. Rõ ràng là sự khuyếch đại cần phải cho ra tín hiệu lớn hơn ồn. Một bộ khuếch đại tốt (low-noise) sẽ có mật độ ồn lối vào khoảng 5nV/sqrt(Hz). Nếu băng thông của bộ khuyếch đại là 100kHz và hệ số khuyếch đại là 1000 lần, chúng ta thu được ở lối ra: Tín hiệu lối ra: (10nV x 1000) = 10uV Tín hiệu nhiễu dải rộng: (5nV x KHz100 x 1000)=1,6mV Như vậy chúng ta không có nhiều cơ hội để đo tín hiệu này nếu chúng ta không chọn ra tần số chúng ta mong muốn.(Xem minh họa trên Hình 1.1) dụ 2: Nếu ta lắp thêm một bộ lọc dải thông vào bộ khuyếch đại với Q=100 (một bộ lọc cực kỳ tốt – Q ở đây được xem là hệ số phẩm chất của bộ lọc) tâm thông là 10kHz, bất kỳ tín hiệu nào trong vùng 100Hz (10kHz/Q) xung quanh tâm cũng sẽ được phát hiện. Nhiễu trong trường hợp này sẽ là (5nV x Hz100 x 1000) = 50uV, và tín hiệu sẽ vẫn là 10uV. Nhiễu ở lối ra vẫn lớn hơn nhiều lần tín hiệu, và không thể tạo ra được một phép đo chính xác. Như vậy tăng hệ số khuếch đại không thể nào giúp tăng tỉ số tín hiệu trên ồn (S/N).(Xem minh họa trên Hình 1.2) Vậy muốn đo được tín hiệu, ta phải thiết kế một bộ lọc có hệ số Q lớn, nhưng việc này là rất khó và không khả thi.Tuy nhiên một bộ dò nhạy pha (Phase Sensitive Detector) có thể có Q lớn cỡ 10000. Nên ồn trong tín hiệu đã nêu ở 2 dụ trên chỉ còn là 10u. Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 2 ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp Hình 1.1. Nhiễu và tín hiệu[2] Hình 1.2. Ồn bị triệt tiêu sau khi qua bộ lọc thông thấp[2] Kỹ thuật dò nhạy pha (Phase-Sensitive Detection) : Có thể nói “Bộ dò nhạy pha - Phase Sensitive Detection (PSD)” là trái tim của bộ khuyếch đại lock in, nó được xem như là một bộ hoàn điệu hay bộ trộn. Máy dò tìm được vận hành bởi việc nhân lên hai tín hiệu cùng nhau. Phân tích sau đây chỉ ra tại sao nó cho ta những tín hiệu mong muốn. Hình 1.3 chỉ ra vị trí ở đầu bộ khuyếch đại lock in phát hiện ra một đường tín hiệu không tạp nhiễu (noise-free) hình sin. Xác định trong đồ như “Signal In”. Thiết bị được Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 3 ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp nuôi với nguồn tín hiệu tham chiếu (hay còn gọi là tín hiệu reference là dạng tín hiệu hình sin, được cài đặt sẵn). Hình 1.3.Tín hiệu, tín hiệu tham chiếu và tích của hai tín hiệu[15] Bộ dò nhạy pha được vận hành bởi việc nhân hai tín hiệu này và kết qủa là ta thu được tín hiệu Demodulator Output như trên hình. Từ đó ta thấy không có sự khác pha giữa tín hiệu vào và tín hiệu reference. Demodulator output giữ dạng hình sin, nhưng tần số thì gấp 2 lần tần số của tín hiệu reference, mức trung bình là dương. Hình 1.4 cũng như hình 1.3 nhưng có sự dịch pha 90 0 của tín hiệu reference. Bây giờ Demodulator output vẫn là một sóng sin có tần số bằng hai lần tần số tín hiệu reference, nhưng mức trung bình thì bằng 0. Hình 1.4. Tín hiệu, tín hiệu tham chiếu dịch 90 o và tích của hai tín hiệu[15] Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 4 ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp Từ đây ta có thể nhìn thấy mức trung bình là: - Tỉ lệ với tích số của tần số biên độ của tín hiệu vào và tín hiệu reference. - Liên quan tới góc pha giữa tín hiệu vào và tín hiệu reference. Nó sẽ được đánh giá nếu biên độ tín hiệu reference được giữ tại một giá trị cố định và pha của tín hiệu reference được điều chỉnh để đảm bảo một chuyển dịch pha tương đối bằng zero. Sau đó có thể đo xác định được mức trung bình biên độ tín hiệu đầu vào. Mức trung bình tất nhiên là thành phần DC của lối ra được giải biến điệu (demodulator output). Để lấy được thành phân một chiều này rất đơn giản, ta chỉ cần cho tín hiệu qua bộ lọc thông thấp. Sau khi được lọc, tín hiệu DC được đo bằng phương pháp truyền thống (dùng vôn kế). Ở trên ta xét đến trường hợp tín hiệu vào là một tín hiệu sạch không có ồn. Nhưng trong những ứng dụng thực tế tín hiệu vào luôn đi kèm với ồn nhiễu. Ồn nhiễu này không có tần số cố định hoặc không có mối quan hệ pha cố định. Ồn này cũng được nhân lên với tín hiệu reference, nhưng không đưa ra bất kỳ mức thay đổi DC nào. Xét một tín hiệu vào có dạng hình sin, tín hiệu này không có ồn: V in =Acos(ωt), ở đây ω=2πF, F là tần số tín hiệu vào. Trong bộ khuyếch đại lock in được cung cấp một tín hiệu reference có cùng tần số với tín hiệu vào có dạng sau: V ref = Bcos(ωt + θ), θ là độ lệch pha giữa 2 tín hiệu. Nếu ta nhân 2 tín hiệu này với nhau ta được : V out = A cos (ωt) . B cos (ωt + θ) = AB cosωt (cos ωt cos θ - sin ωt sin θ) = AB(cos2ωt cos θ - cos ωt sin ωt sin θ) = AB((½ + ½cos 2ωt)cos θ - ½sin 2ωt sin θ) = ½AB((1+ cos 2ωt)cos θ - sin 2ωt sin θ) = ½AB(cos θ + cos 2ωt cos θ - sin 2ωt sin θ) = ½ABcos θ + ½AB(cos 2ωt cos θ - sin 2ωt sin θ) = ½ABcos θ + ½ABcos(2ωt + θ) Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 5 ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp Bây giờ nếu ta cho tín hiệu ra V out qua bộ lọc thông thấp thì điều hiển nhiên là thành phần 2ωt sẽ bị loại bỏ. Vậy kết quả là ta chỉ còn lại tín hiệu DC (một chiều). Và điều đó dẫn tới V out =½ABcosθ tỉ lệ với biên độ tín hiệu vào V in . Thuật toán này cho ta một ý tưởng về việc biến một tín hiệu AC thành DC có giá trị bằng biên độ của AC ban đầu nhân với N lần. Trong những hoàn cảnh thực tế, tín hiệu đầu vào thường đi kèm với nhiễu ồn, nhưng nếu chúng ta cài đặt một bộ lọc thông thấp phù hợp ở đầu ra của tín hiệu thì mọi tín hiệu nhiễu với mối quan hệ pha khác nhau và vậy thì bất kỳ tần số khác nhau nào có thể bị loại bỏ ở tín hiệu cuối cùng. 1.1.2. Khái niệm “lock in amplifier” Bộ khuyếch đại lock in căn bản là thiết bị với khả năng kép. Nó có thể khôi phục những tín hiệu trong sự có mặt của nhiễu ồn. Nói một cách khác, nó có thể cung cấp những phép đo độ phân giải cao những tín hiệu một cách tương đối sạch với độ lớn và tần số riêng biệt. Tuy nhiên, những thiết bị hiện đại đưa ra nhiều hơn hai chức năng cơ bản trên. dụ một bộ khuyếch đại lock in hiện đại có thể có những chức năng sau: - Thiết bị khôi phục tín hiệu AC - Đo pha - Đo tiếng ồn, nhiễu. - Vôn kế vector - Bộ phân tích phổ - v.v . Chính tính linh hoạt này mà nó có ý nghĩa rất quan trọng trong bất kỳ một phòng thí nghiệm nào. 1.1.3. Cấu trúc chung của bộ khuyếch đại lock in Bộ khuyếch đại lock-in gồm có các thành phần chính là : bộ khuyếch đại tín hiệu vào và ra, bộ lọc thông dải (bandpass filter), bộ trộn (mixer), bộ lọc thông thấp (lowpass filter) và bộ phát tín hiệu reference.(Hình 1.5) Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 6 [...]... 1.3 Bộ khuyếch đại lock in số (Digital Lock-In Amplifiers) đồ khối của một bộ khuyếch đại lock in số được chỉ ra trên Hình 1.7 Hình 1.7 Bộ khuyếch đại lock in số[ 8] Trong một bộ khuyếch đại lock in số, phần lớn các quá trình xử lý được thực hiện trong miền số sử dụng phần mềm và dùng phần cứng là bộ xử lý tín hiệu số (DSP) Hình 1.7 là một bộ khuyếch đại số điển hình, hệ thống này cũng có một bộ khuyếch. .. Sinh Vi n : Lê Trần Triệu Tuấn 10 ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp Chương 2 Vi Điều Khiển DsPic3 0F4011 Trong bản khóa luận này bộ xử lý số của mạch khuyếch đại lock-in số dùng một vi điều khiển DsPic với nhãn hiệu thương mại là DsPic3 0F4011 của hãng Microchip Toàn bộ nội dung chương 2 này được lấy từ tài liệu [6] 1 2.1 Giới thiệu chung về họ vi điều khiển Dspic Họ vi điều khiển 16 bit dsPic. .. triển trên nền họ vi điều khiển 8 bit Pic Vi điều khiển dsPicmột chip xử lý mạnh với bộ xử lý 16 bit (có khả năng xử lý dữ liệu có độ dài 16 bit) Với tốc độ tính toán cao dựa trên kiến trúc RISC, kết hợp các chức năng điều khiển tiện ích của một bộ vi điều khiển hiệu năng cao 16-bit (highperformance 16-bit microcontroller), có thể thực hiện chức năng của một bộ xử lý tín hiệu số (DSP) nên dsPIC. .. đồ bộ khuyếch đại lock in [15] Có hai cách thực thi đồ trên Trong phương pháp cổ điển tất cả các chức năng của bộ lock-in đều được thực hiện bằng kỹ thuật analog (tương tự) Nhưng cũng có một phương pháp khác có thể thực thi đồ trên, đó là phương pháp dựa trên kỹ thuật số (digital) Chính vậy có hai cách chế tạo bộ khuyếch đại lock-in : bộ khuyếch đại lock-in tương tự và bộ khuyếch đại lock-in. .. ngắn Chính vậy dsPic được ứng dụng rất rộng rãi trong các ứng dụng xử lý tín hiệu số, đo lường và điều khiển tự động, v v Họ vi điều khiển dsPic được chia ra làm ba loại tùy theo mục đích của người sử dụng : - Bộ điều khiển số cho điều khiển motor và biến đổi nguồn (DSC Motor Control & Power Conversion Family) - Bộ điều khiển số cho sensor (DSC Sensor Family) - Bộ điều khiển số đa mục đích (DSC... lock-in tương tự và bộ khuyếch đại lock-in số sẽ được trình bày dưới đây 1.2 Bộ khuyếch đại lock in tương tự (Analog Lock-In Amplifiers) đồ khối của một bộ khuyếch đại lock in cổ điển hay bộ khuyếch đại lock-in tương tự được chỉ ra trên Hình 1.6 Hệ thống gồm có một máy khuyếch đại để tăng tín hiệu đầu vào cần đo đến một mức thích hợp cho các thao tác sau Một bộ lọc thông dải được dùng để loại bỏ bất... là một bộ điều khiển tín hiệu số (Digital Signal Controller – DSC) Họ vi điều khiển dsPic có thể đạt tới tốc độ xử lý 40 MIPS (Mega Instruction Per Second - triệu lệnh trên một giây) Ngoài ra dsPic còn được trang bị bộ nhớ Flash, bộ nhớ dữ liệu EEPROM và các ngoại vi hiệu năng cao và rất đa dạng các thư vi n phần mềm cho phép thực hiện các giải thuật nhúng với hiệu suất cao một cách dễ dàng trong một. .. một bộ khuyếch đại fronend nhưng nó được nối bởi một bộ lọc Anti-alias Filter dùng để lọc bất kỳ tín hiệu nào có tần số lớn hơn nửa tần số lấy mẫu Bộ điều khiển tín hiệu số (Digital signal controller) ở đây có thể sử dụng nhiều loại chip xử lý số chuyên dụng, dụ như dsPic chẳng hạn (dsPic là một chip xử lý số tương đối mạnh, tốc độ cao) Tín hiệu reference trong bộ khuyếch đại lock in số có thể được... số của các linh kiện trong hệ thống cũng có thể gây ra những vấn đề khác nữa cho hệ thống tương tự Cuối cùng, cần nói thêm rằng bất kỳ một độ phi tuyến nào trong hệ số khuyếch đại và pha cũng có thể dẫn đến các sai số trong tín hiệu ra Vi c khắc phục các vấn đề này khiến cho bộ khuyếch đại lock-in tương tự trở nên một thiết bị rất đắt đỏ và được sử dụng khi đòi hỏi các băng thông lối vào cao Sinh Vi n... hiệu được đo Tiếp đến là một máy dò nhạy pha (Phase Sensitive Detector), còn được gọi là một bộ hoàn điệu(giải biến điệu) đồng bộ (synchronous demodulator ) hoặc bộ trộn (mixer) Mạch này có thể có nhiều dạng, từ bộ khuyếch đại logarit đến các bộ nhân four – quadrant Tín hiệu vào được nhân với một tín hiệu reference được đưa ra từ hệ thống đang được đo Tín hiệu reference cần có một một tương quan pha cố . i u khi n Dspic Họ vi i u khi n 16 bit dsPic do công ty công nghệ Microchip Technology Inc. s n xu t, được ph t tri n tr n n n họ vi i u khi n 8 bit. Kh a Lu n T t Nghiệp Ch ơng 2. Vi i u Khi n DsPic3 0F4011 Trong b n kh a lu n này b xử lý s c a m ch khuy ch đ i lock- in s d ng m t vi i u khi n DsPic

Ngày đăng: 25/04/2013, 20:25

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] “Chip pak high volume presure sensor for disposable, backside pressure applications MPX2300D” – http://www.datasheetcatalog.com Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chip pak high volume presure sensor for disposable, backside pressure applications MPX2300D
[2] Bentham – “Lockin amplifers” – http://www.bentham.co.uk [3] “dsPIC Language Tool Libraries” – http://www.microchip.com [4] “dsPIC30F Family Reference Manual” – http://www.microchip.com Sách, tạp chí
Tiêu đề: Lockin amplifers” – http://www.bentham.co.uk[3] “dsPIC Language Tool Libraries” – http://www.microchip.com[4] “dsPIC30F Family Reference Manual
[7] “FilterPro MFB and Sallen– Key Low-Pass Filter Design Program” – John Bishop, Bruce Trump, R. Mark Stitt. – http://www.focus.ti.com Sách, tạp chí
Tiêu đề: FilterPro MFB and Sallen– Key Low-Pass Filter Design Program
[8] “Implementing Digital Lock-In Amplifiers Using the dsPIC DSC” – http://microchip.com Sách, tạp chí
Tiêu đề: Implementing Digital Lock-In Amplifiers Using the dsPIC DSC
[9] Jerry Seams – “R/2R LADDER NETWORKS” – http://www.irctt.com [10] “Low Cost, Low Power Instrumentation Amplifier” – http://www.analog.com [11] Microchip Inc website – http://www.microchip.com Sách, tạp chí
Tiêu đề: R/2R LADDER NETWORKS” – http://www.irctt.com[10] “Low Cost, Low Power Instrumentation Amplifier
[18] “Tutorial 04.01, Tutorial 05.01, Tutorial 06.01” – http://www.picvietnam.com Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tutorial 04.01, Tutorial 05.01, Tutorial 06.01

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1. Nhiễu và tín hiệu[2] - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 1.1. Nhiễu và tín hiệu[2] (Trang 7)
Hình 1.1. Nhiễu và tín hiệu[2] - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 1.1. Nhiễu và tín hiệu[2] (Trang 7)
nuôi với nguồn tín hiệu tham chiếu (hay còn gọi là tín hiệu reference là dạng tín hiệu hình sin, được cài đặt sẵn). - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
nu ôi với nguồn tín hiệu tham chiếu (hay còn gọi là tín hiệu reference là dạng tín hiệu hình sin, được cài đặt sẵn) (Trang 8)
Hình 1.3.Tín hiệu, tín hiệu tham chiếu và tích của hai tín hiệu[15] - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 1.3. Tín hiệu, tín hiệu tham chiếu và tích của hai tín hiệu[15] (Trang 8)
Hình 1.5. Sơ đồ bộ khuyếch đại lockin [15] - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 1.5. Sơ đồ bộ khuyếch đại lockin [15] (Trang 11)
Hình 1.5. Sơ đồ bộ khuyếch đại lock in [15] - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 1.5. Sơ đồ bộ khuyếch đại lock in [15] (Trang 11)
Hình 1.6. Sơ đồ khối bộ khuyếch đại lock-in tương tự[8] - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 1.6. Sơ đồ khối bộ khuyếch đại lock-in tương tự[8] (Trang 12)
Hình 1.6. Sơ đồ khối bộ khuyếch đại lock-in tương tự[8] - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 1.6. Sơ đồ khối bộ khuyếch đại lock-in tương tự[8] (Trang 12)
Sơ đồ khối của một bộ khuyếch đại lockin số được chỉ ra trên Hình 1.7 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Sơ đồ kh ối của một bộ khuyếch đại lockin số được chỉ ra trên Hình 1.7 (Trang 13)
Sơ đồ khối của một bộ khuyếch đại lock in số được chỉ ra trên Hình 1.7 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Sơ đồ kh ối của một bộ khuyếch đại lock in số được chỉ ra trên Hình 1.7 (Trang 13)
Hình 2.1. Sơ đồ khối DsPic30F4011 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.1. Sơ đồ khối DsPic30F4011 (Trang 19)
Hình 2.1. Sơ đồ khối DsPic30F4011 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.1. Sơ đồ khối DsPic30F4011 (Trang 19)
Hình 2.2. Các thanh ghi của khối xử lý trung tâm - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.2. Các thanh ghi của khối xử lý trung tâm (Trang 20)
Hình 2.2. Các thanh ghi của khối xử lý trung tâm - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.2. Các thanh ghi của khối xử lý trung tâm (Trang 20)
Hình 2.3. Một ví dụ về đảo bit địa chỉ 2.3.3. Tổ chức bộ nhớ và bộ nhớ chương trình - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.3. Một ví dụ về đảo bit địa chỉ 2.3.3. Tổ chức bộ nhớ và bộ nhớ chương trình (Trang 24)
Hình 2.5 Truy cập dữ liệu từ không gian chương trình - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.5 Truy cập dữ liệu từ không gian chương trình (Trang 26)
Hình 2.5 Truy cập dữ liệu từ không gian chương trình - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.5 Truy cập dữ liệu từ không gian chương trình (Trang 26)
Hình 2.6. Ánh xạ không gian dữ liệu vào không gian chương trình  2.3.4. Các cổng vào ra I/O Port - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.6. Ánh xạ không gian dữ liệu vào không gian chương trình 2.3.4. Các cổng vào ra I/O Port (Trang 27)
Hình 2.6. Ánh xạ không gian dữ liệu vào không gian chương trình  2.3.4. Các cổng vào ra I/O Port - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.6. Ánh xạ không gian dữ liệu vào không gian chương trình 2.3.4. Các cổng vào ra I/O Port (Trang 27)
Hình 2.7. Các cổng I/O của dsPic30F4011 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.7. Các cổng I/O của dsPic30F4011 (Trang 28)
Hình 2.8. Sơ đồ khối của một cổng I/O dùng chung với ngoại vi khác - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.8. Sơ đồ khối của một cổng I/O dùng chung với ngoại vi khác (Trang 28)
Hình 2.8. Sơ đồ khối của một cổng I/O dùng chung với ngoại vi khác - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.8. Sơ đồ khối của một cổng I/O dùng chung với ngoại vi khác (Trang 28)
Hình 2.7. Các cổng I/O của dsPic30F4011 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.7. Các cổng I/O của dsPic30F4011 (Trang 28)
Hình 2.9. Các vector bẫy lỗi 2.3.6. Các bộ định thời - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.9. Các vector bẫy lỗi 2.3.6. Các bộ định thời (Trang 31)
Hình 2.9. Các vector bẫy lỗi 2.3.6. Các bộ định thời - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.9. Các vector bẫy lỗi 2.3.6. Các bộ định thời (Trang 31)
Hình 2.11. Sơ đồ khối Timer 2 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.11. Sơ đồ khối Timer 2 (Trang 33)
Hình 2.12. Sơ đồ khối Timer 3 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.12. Sơ đồ khối Timer 3 (Trang 34)
Hình 2.12. Sơ đồ khối Timer 3 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 2.12. Sơ đồ khối Timer 3 (Trang 34)
Hình 3.1. Sơ Đồ Khối Phần Cứng - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.1. Sơ Đồ Khối Phần Cứng (Trang 38)
Hình 3.1. Sơ Đồ Khối Phần Cứng - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.1. Sơ Đồ Khối Phần Cứng (Trang 38)
Hình 3.2. Các khối nguồn - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.2. Các khối nguồn (Trang 39)
Sơ đồ bộ lọc thông thấp Sellen Key cơ bản được trình bày trên hình 3.3 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Sơ đồ b ộ lọc thông thấp Sellen Key cơ bản được trình bày trên hình 3.3 (Trang 40)
Hình 3.3. Sơ đồ bộ lọc Sallen Key cơ bản - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.3. Sơ đồ bộ lọc Sallen Key cơ bản (Trang 40)
Hình 3.3. Sơ đồ bộ lọc Sallen Key cơ bản - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.3. Sơ đồ bộ lọc Sallen Key cơ bản (Trang 40)
Sơ đồ bộ lọc thông thấp Sellen Key cơ bản được trình bày trên hình 3.3 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Sơ đồ b ộ lọc thông thấp Sellen Key cơ bản được trình bày trên hình 3.3 (Trang 40)
Hình 3.6. Ví dụ về bộ biến đổi DA 4 bít - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.6. Ví dụ về bộ biến đổi DA 4 bít (Trang 41)
Hình 3.6. Ví dụ về bộ biến đổi DA 4 bít - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.6. Ví dụ về bộ biến đổi DA 4 bít (Trang 41)
Hình 3.9. DAC theo phương pháp mạch R-2R - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.9. DAC theo phương pháp mạch R-2R (Trang 45)
Hình 3.9. DAC theo phương pháp mạch R-2R - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.9. DAC theo phương pháp mạch R-2R (Trang 45)
Hình 3.11. Tín hiệu ra bộ biến đổi DA C4 bít - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.11. Tín hiệu ra bộ biến đổi DA C4 bít (Trang 47)
Hình 3.11. Tín hiệu ra bộ biến đổi DAC 4 bít - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.11. Tín hiệu ra bộ biến đổi DAC 4 bít (Trang 47)
Hình 3.18. Bộ khuyếch đại thuật toán sử dụng IC AD620 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.18. Bộ khuyếch đại thuật toán sử dụng IC AD620 (Trang 53)
Hình 3.18. Bộ khuyếch đại thuật toán sử dụng IC AD620 - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.18. Bộ khuyếch đại thuật toán sử dụng IC AD620 (Trang 53)
Hình 3.19. LCD 16 ký tự 2 dòng 3.1.6. Khối xử lý trung tâm - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.19. LCD 16 ký tự 2 dòng 3.1.6. Khối xử lý trung tâm (Trang 54)
Hình 3.19. LCD 16 ký tự 2 dòng 3.1.6. Khối xử lý trung tâm - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.19. LCD 16 ký tự 2 dòng 3.1.6. Khối xử lý trung tâm (Trang 54)
Hình 3.20. Sơ đồ khối chương trình - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.20. Sơ đồ khối chương trình (Trang 55)
Hình 3.20. Sơ đồ khối chương trình - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.20. Sơ đồ khối chương trình (Trang 55)
Hình 3.21. Mạch khuyếch đại lock in - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.21. Mạch khuyếch đại lock in (Trang 56)
Hình 3.23. Tín hiệu reference khi qua bộ lọc sallen-key - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.23. Tín hiệu reference khi qua bộ lọc sallen-key (Trang 57)
Hình 3.22. Tín hiệu reference khi chưa qua bộ lọc sallen-key - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.22. Tín hiệu reference khi chưa qua bộ lọc sallen-key (Trang 57)
Hình 3.23. Tín hiệu reference khi qua bộ lọc sallen-key - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.23. Tín hiệu reference khi qua bộ lọc sallen-key (Trang 57)
Tích của tín hiệu vào và tín hiệu reference được trình bày trên các hình 3.24 và 3.25. - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
ch của tín hiệu vào và tín hiệu reference được trình bày trên các hình 3.24 và 3.25 (Trang 58)
Hình 3.25. Tích hai tín hiệu lệch pha 900 và độ lệch trung bình DC của tín hiệu thu được khi qua bộ lọc thông thấp - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.25. Tích hai tín hiệu lệch pha 900 và độ lệch trung bình DC của tín hiệu thu được khi qua bộ lọc thông thấp (Trang 59)
Hình 3.26 chỉ ra kết quả phép nhân của tín hiệu reference và tín hiệu vào trong thực tế khi tín hiệu vào có pha tạp ồn nhiễu. - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.26 chỉ ra kết quả phép nhân của tín hiệu reference và tín hiệu vào trong thực tế khi tín hiệu vào có pha tạp ồn nhiễu (Trang 60)
Hình 3.30. Hệ đo thực tế - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.30. Hệ đo thực tế (Trang 62)
Bảng 3.2. Kết quả đo - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Bảng 3.2. Kết quả đo (Trang 63)
Bảng 3.2. Kết quả đo - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Bảng 3.2. Kết quả đo (Trang 63)
Hình 3.32. Mối quan hệ giữa áp suất đưa vào và tín hiệu ra - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.32. Mối quan hệ giữa áp suất đưa vào và tín hiệu ra (Trang 64)
Hình 3.32. Mối quan hệ giữa áp suất đưa vào và tín hiệu ra - Thiết kế một bộ khuyếch đại lock-in số dựa trên vi điều khiển DsPic
Hình 3.32. Mối quan hệ giữa áp suất đưa vào và tín hiệu ra (Trang 64)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w