CN103078598B - 一种多通道模拟信号幅相一致放大系统 - Google Patents

一种多通道模拟信号幅相一致放大系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多通道模拟信号幅相一致放大系统，包括模拟信号输入电路、第一模拟多路开关、模拟放大模块、第二模拟多路开关、模拟信号输出电路、逻辑控制电路。N通道信号输入通过模拟信号输入电路预先调理，经过第一模拟多路开关的N个通道按照既定逻辑序列SEQ生成N通道混合信号，输入给系统唯一模拟放大模块进行模拟放大，产生放大后N通道混合信号，接入第二模拟多路开关，在既定逻辑序列SEQ控制下经过第二模拟多路开关的N个通道对接至模拟信号输出电路，经其调理后产生N路信号输出。本发明可实现多通道模拟信号等相移、同增益的幅相一致放大。

Description

一种多通道模拟信号幅相一致放大系统
技术领域
本发明涉及模拟信号处理技术领域，特别是涉及一种多通道模拟信号幅相一致放大系统。
背景技术
在阵列信号处理领域中阵列传感器信号处理电路多通道间一般采用分立多通道电路设计方案，现有分立设计方案，所能达到的通道间幅相匹配度较差，无法满足阵列所需的幅相精度要求，其电路体积也无法满足便携与易布设的应用需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多通道模拟信号幅相一致放大系统，可实现多通道模拟信号等相移、同增益的幅相一致放大。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多通道模拟信号幅相一致放大系统，包括N通道模拟信号输入电路、第一模拟多路开关、模拟放大模块、第二模拟多路开关、N通道模拟信号输出电路和逻辑控制电路，所述N通道模拟信号输入电路、第一模拟多路开关、模拟放大模块、第二模拟多路开关和N通道模拟信号输出电路依次串联；所述逻辑控制电路分别与第一模拟多路开关和第二模拟多路开关相连；所述N通道模拟信号输入电路用于分别对多路输入信号进行预处理；所述第一模拟多路开关在逻辑控制电路产生的既定逻辑序列SEQ控制下将多路输入信号混合成一路N通道混合信号；所述模拟放大模块对N通道混合信号进行放大和/或相位调整；所述第二模拟多路开关在逻辑控制电路产生的既定逻辑序列SEQ控制下将一路N通道混合信号还原为多路幅相一致的输出信号供所述N通道模拟信号输出电路输出。
所述N通道模拟信号输入电路的预处理包括隔直处理、带宽限制处理和调制处理。
所述N通道模拟信号输出电路对输出信号进行直流恢复处理、带宽限制处理和解调处理。
所述第一模拟多路开关为N：1工作模式。
所述第二模拟多路开关为1：N工作模式。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过模拟开关电路时分复用同一路模拟放大模块，实现多通道模拟信号等相移、同增益的幅相一致放大，满足阵列所需的幅相精度要求。本发明可适用于低功耗、小体积、低成本、便携和易布设的阵列传感器节点应用。
附图说明
图1是本发明的结构原理图；
图2是本发明中具体实施例的结构电路框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种多通道模拟信号幅相一致放大系统，如图1所示，包括N通道模拟信号输入电路、第一模拟多路开关、模拟放大模块、第二模拟多路开关、N通道模拟信号输出电路和逻辑控制电路，所述N通道模拟信号输入电路、第一模拟多路开关、模拟放大模块、第二模拟多路开关和N通道模拟信号输出电路依次串联；所述逻辑控制电路分别与第一模拟多路开关和第二模拟多路开关相连，主要用于产生既定逻辑序列SEQ没有顺序要求，只需要在一个逻辑序列中覆盖所有信号通道，并且每个通道仅出现一次即可；该逻辑控制电路产生的既定逻辑序列SEQ同时供第一模拟多路开关和第二模拟多路开关，作为通道切换控制时序逻辑；所述N通道模拟信号输入电路用于分别对多路输入信号进行预处理，例如进行隔直处理、带宽限制处理和调制处理，保证该方法在不改变信号特征的前提下，更能发挥其幅相一致放大作用；所述第一模拟多路开关在逻辑控制电路产生的既定逻辑序列SEQ控制下将多路输入信号混合成一路N通道混合信号，所述第一模拟多路开关为N：1工作模式，以便将N路模拟信号输入混合成一路复合信号；所述模拟放大模块对N通道混合信号进行放大和/或相位调整，该模拟放大模块为N通道模拟信号公用的放大模块，本发明通过该模拟放大模块以多通道模拟信号共用一个模拟放大模块的方式实现多通道模拟信号的幅相一致放大；所述第二模拟多路开关在逻辑控制电路产生的既定逻辑序列SEQ控制下将一路N通道混合信号还原为多路幅相一致的输出信号供所述N通道模拟信号输出电路输出，其中，所述第二模拟多路开关为1：N工作模式，以便将一路放大后N通道混合信号拆分成N路模拟信号输出。所述N通道模拟信号输出电路对输出信号进行直流恢复处理、带宽限制处理和解调处理。
下面以一个具体的实施例来进一步说明本发明，如图2所示。
1、N通道选择为4通道，即幅相一致放大系统对4路阵列模拟信号进行幅相一致放大。
2、选用阻容低通滤波电路作为模拟信号输入电路，保证输入幅相一致放大系统的信号带宽满足放大模块带宽及模拟开关速度要求。
3、模拟多路开关选择74LS153芯片实现，由于74LS153芯片含有两个四选一逻辑功能模块，因此选择74LS153-A模块作为第一模拟多路开关，工作在4：1模式，完成将4路模拟信号输入混合成一路复合信号功能；选择74LS153-B模块作为第二模拟多路开关，反向工作在1：4模式，完成将一路放大后N通道混合信号拆分成N路模拟信号输出功能。
4、选用LM324芯片作为模拟放大模块完成4通道混合信号的放大功能。
5、使用OSC_8M有源晶振结合DM74LS161A四位二进制同步加法计数器，产生74LS153芯片所需的地址码输入逻辑信号A0、A1，控制其输出Y在D0-D3间切换，既定逻辑序列SEQ设置为通道信号递增顺序SEQ-ASC，即[D0,D1,D2,D3]顺序。
6、选用阻容低通滤波电路作为模拟信号输出电路，用于对4通道信号输入出进行直流恢复、带宽限制等后处理，保证该发明的方法对信号本质特征的有效重建与恢复。
7、通过以上部件搭建起来的四通道模拟信号幅相一致放大系统，可以实现孔径为4厘米的传感器阵列信号的幅相一致放大，在输入信号幅值为5mV、频率为1kHz，LM324放大倍数设置为200倍，输入/输出阻容低通滤波-3dB截至频率均设置为1.5kHz，OSC_8M有源晶振结合DM74LS161A四位二进制同步加法计数器产生的通道信号递增顺序SEQ-ASC重复频率1MHz等条件下，测试4通道输出信号通道间增益一致性误差最大值不大于0.1%，相位误差小于0.01度，从而可以较好满足特定应用环境下阵列传感器系统设计要求。

Claims (5)

1.一种多通道模拟信号幅相一致放大系统，包括N通道模拟信号输入电路、第一模拟多路开关、模拟放大模块、第二模拟多路开关、N通道模拟信号输出电路和逻辑控制电路，其特征在于，所述N通道模拟信号输入电路、第一模拟多路开关、模拟放大模块、第二模拟多路开关和N通道模拟信号输出电路依次串联；所述逻辑控制电路分别与第一模拟多路开关和第二模拟多路开关相连；所述N通道模拟信号输入电路用于分别对多路输入信号进行预处理；所述第一模拟多路开关在逻辑控制电路产生的既定逻辑序列SEQ控制下将多路输入信号混合成一路N通道混合信号；所述模拟放大模块对N通道混合信号进行放大和/或相位调整；所述第二模拟多路开关在逻辑控制电路产生的既定逻辑序列SEQ控制下将一路N通道混合信号还原为多路幅相一致的输出信号供所述N通道模拟信号输出电路输出；所述第一模拟多路开关为N：1工作模式；所述第二模拟多路开关为1：N工作模式。
2.根据权利要求1所述的多通道模拟信号幅相一致放大系统，其特征在于，所述N通道模拟信号输入电路的预处理包括隔直处理、带宽限制处理和调制处理。
3.根据权利要求2所述的多通道模拟信号幅相一致放大系统，其特征在于，所述N通道模拟信号输出电路对输出信号进行直流恢复处理、带宽限制处理和解调处理。
4.根据权利要求1所述的多通道模拟信号幅相一致放大系统，其特征在于，所述N通道模拟信号输入电路为阻容低通滤波电路。
5.根据权利要求1所述的多通道模拟信号幅相一致放大系统，其特征在于，所述N通道模拟信号输出电路为阻容低通滤波电路。
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