生物電阻抗測(cè)量系統(tǒng)中弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)研究-- 硬件調(diào)試與結(jié)論分析

4.5實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

4.5.1實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法

本實(shí)驗(yàn)采用的測(cè)試源為Tektronix AFG3012信號(hào)源，Tektronix DPO4104四通道示波器，SS2323可跟蹤直流穩(wěn)定電源。

4.5.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試步驟

測(cè)試實(shí)驗(yàn)在電路板投板的底板返回后進(jìn)行。其測(cè)試步驟如下：

1.焊接完后肉眼對(duì)照正常板卡，檢查焊接有無短路、虛焊，器件值是否正確，此時(shí)保證板上所有跳線沒有跳上。

2.首先檢查電源，檢測(cè)電路板正面關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試電源時(shí)，先不加電測(cè)試各電的電阻值，各個(gè)點(diǎn)電阻值完全正確之后通電。

3.跳上電源跳線，通電。確保電源正常后，加12V直流電源。

4.測(cè)試時(shí)，以Tektronix AFG3012信號(hào)源來產(chǎn)生系統(tǒng)所需的弱信號(hào)，該信號(hào)源接入功能板，然后測(cè)試輸出信號(hào)，并利用示波器Tektronix DPO4104的FFT功能對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析[37][38]。分別測(cè)試頻率為1MHz的微弱信號(hào)和10MHz的微弱信號(hào)在通過調(diào)理功能板后的信噪比、增益以及調(diào)理電路對(duì)于共模噪聲的抑制能力。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試PCB如圖4.15所示：

4.5.3測(cè)試結(jié)果及分析

4.5.3.1系統(tǒng)對(duì)弱信號(hào)諧波的抑制能力

設(shè)定輸入信號(hào)頻率為1MHz，信號(hào)幅度為±10mV，利用示波器Tektronix DPO4104的FFT功能對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，顯示結(jié)果如圖4.16所示。

由示波器所示圖知：當(dāng)輸入信號(hào)頻率為1MHz時(shí)該信號(hào)檢測(cè)預(yù)處理功能板能做到檢測(cè)峰-峰值為19.57mV的微弱信號(hào)，并且輸出信號(hào)的基波和二次諧波功率比能夠達(dá)到50.8dB.具備較強(qiáng)的諧波抑制能力。

當(dāng)設(shè)定輸入信號(hào)頻率為10MHz，信號(hào)幅度為±10mV時(shí)，利用示波器Tektronix DPO4104的FFT功能對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，顯示結(jié)果如圖4.17所示。

由示波器所示圖知：當(dāng)輸入信號(hào)頻率為10MHz時(shí)，該信號(hào)檢測(cè)預(yù)處理功能板能做到檢測(cè)峰-峰值為19.57mV的微弱信號(hào)，輸出信號(hào)的基波和二次諧波功率比能夠達(dá)到50.8dB.也具備較強(qiáng)的諧波抑制能力。

4.5.3.2系統(tǒng)對(duì)共模噪聲的抑制能力

分別對(duì)PGA870的單端輸出信號(hào)和差分輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果分別如圖4.18和圖4.19所示。由兩圖的對(duì)比可知，系統(tǒng)在10MHz，240mV時(shí)的差分輸出比單端輸出的無雜散動(dòng)態(tài)范圍提高了8dB，對(duì)系統(tǒng)的共模噪聲有較好的抑制能力。

4.5.3.3系統(tǒng)對(duì)弱信號(hào)檢測(cè)預(yù)處理的增益

分別對(duì)系統(tǒng)的輸入信號(hào)和經(jīng)前端模擬電路調(diào)理后輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，此時(shí)設(shè)定PGA870的增益為12dB.輸入信號(hào)如圖4.20所示，測(cè)試結(jié)果分別如圖4.21和圖4.22所示。

由圖4.21可知，衰減電路對(duì)信號(hào)衰減為38.6mV/76.8mV=0.502，原設(shè)計(jì)衰減值為0.5，誤差為0.002.由圖4.22可知，信號(hào)經(jīng)過PGA870的增益為：

原設(shè)定值為12dB，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)定值存在0.04dB的誤差，通過分析，誤差主要原因?yàn)槿斯ひ苿?dòng)示波器標(biāo)尺而產(chǎn)生的。

綜上所述，信號(hào)檢測(cè)預(yù)處理單元為整個(gè)系統(tǒng)提高了較好的前端信號(hào)，設(shè)計(jì)合理。