基于正交矢量放大的MRS信號采集模塊設(shè)計---- 采集模塊硬件設(shè)計(一)

第四章采集模塊硬件設(shè)計

4.1電源與地線部分

核磁共振找水儀采用2節(jié)12V電池供電，本模塊的電源輸入為24V.設(shè)計中需要用到模擬±5V、數(shù)字+5V和數(shù)字+3.3V，所以需要用DC-DC模塊進行電平轉(zhuǎn)換。電路圖如圖4.1所示。

首先系統(tǒng)24V電源經(jīng)過接口P1輸入DC-DC模塊，二極管D1、D2起保護作用，電容C3進行濾波。DC-DC模塊有2組輸出，分別為±12V、AGND和VCC（+5V）、DGND，如圖4.1（a）所示。其中，±12V組經(jīng)過三端7805、7905轉(zhuǎn)換成±5V和AGND給模擬部分供電，如圖4.1（b）所示；VCC組給數(shù)字部分供電，數(shù)字部分有用到3.3V的，由VCC經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換芯片REG1117-3.3轉(zhuǎn)為3.3V供給，如圖4.1（c）所示。

在繪制PCB電路板時，將模擬和數(shù)字部分分開布局，并把它們放在板上的特定區(qū)域，這樣可以使地層比較容易分開，使用起來比較方便。數(shù)字地層和模擬地層在板上的A/D轉(zhuǎn)換器附近連用0歐電阻連接.

4.2相敏檢測器電路

4.2.1相敏檢測器設(shè)計要求

本模塊中的相敏檢測器是利用CPLD和D/A轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)MRS信號和參考正弦信號相乘。由CPLD中的FLASH存儲正弦波的波形，直接輸入D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入端，放大后的MRS信號輸入D/A轉(zhuǎn)換器的參考輸入端，D/A轉(zhuǎn)換器輸出兩路信號相乘后的結(jié)果，要求D/A轉(zhuǎn)換器為乘法型。

核磁共振放大器輸出的放大后的MRS信號幅度范圍為-2.5V～+2.5V，要求D/A轉(zhuǎn)換器參考電壓輸入范圍要大于±2.5V.

設(shè)計CPLD產(chǎn)生一個周期的正弦波用256個點，正弦波頻率范圍為1300Hz～3000Hz（全球拉莫爾頻率范圍），CPLD輸出數(shù)字量的頻率最快為768KHz，這就要求D/A轉(zhuǎn)換器的建立時間在1.3μs以內(nèi)。再考慮到精度、速率等問題，D/A轉(zhuǎn)換器需要滿足以下幾個要求：

1、16位以上并行；

2、乘法型；

3、建立時間 <1.3us；

4、參考輸入范圍大于±2.5V。

4.2.2D/A 轉(zhuǎn)換器芯片選擇

經(jīng)過綜合考慮，選擇DAC8820作為本模塊中的D/A轉(zhuǎn)換器芯片。DAC8820的主要技術(shù)指標有：

1、16位并行；

2、4象限乘法型；

3、建立時間：0.5μs；

4、參考輸入范圍：±15V.

由于DAC8820輸出為電流型，所以應用時需要用運放轉(zhuǎn)換成電壓輸出，電路圖如圖4.2所示。