基于LabWindows的濾波分析儀的設(shè)計(jì)

1、    基于LabWindows的濾波分析儀的設(shè)計(jì)摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容(OTAC)連續(xù)時間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程電路對所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte0 引言虛擬儀器一般主要包括計(jì)算機(jī)、軟件平臺和儀器硬件等三部分。虛擬儀器的

2、硬件形式雖有區(qū)別，但基本構(gòu)成是一樣的。即將儀器硬件搭載到計(jì)算機(jī)上，利用相應(yīng)的軟件完成控制、測試及數(shù)據(jù)處理和顯示任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字化采集測試分析系統(tǒng)。1 虛擬儀器的系統(tǒng)構(gòu)成圖1所示是一個虛擬儀器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由圖可見，整個系統(tǒng)分為兩個部分，其中硬件部分主要由計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡以及電壓電流傳感器組成，數(shù)據(jù)采集卡采用研華USB4711數(shù)據(jù)采集卡，具有12位AI分辨率，采樣速率高達(dá)150 kS/s，同時具有16路模擬量輸入、2路模擬量輸出、8路數(shù)字量輸入、8路數(shù)字量輸出以及1路32位計(jì)數(shù)器;軟件部分采用LabWindows虛擬儀器設(shè)計(jì)平臺，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、錄波、波形顯示等功能，并可分析信

3、號的有效值、功率、諧波分量、相位角、對稱分量等信息。電壓電流信號通過傳感器可轉(zhuǎn)換成010 V，420 mA信號，然后通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后傳給電腦，并在LahWindows平臺下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以記錄并顯示數(shù)據(jù)波形。 2 測量原理本系統(tǒng)可用于測量三相電壓電流的有效值、功率、頻譜、諧波、相位角、對稱分量，下面介紹各個參數(shù)的計(jì)算及實(shí)現(xiàn)原理和方法。2.1 有效值計(jì)算對于連續(xù)信號，假設(shè)電壓信號瞬時表達(dá)式為u(t)，則有 然后再對信號進(jìn)行離散化采樣，以得到序列uk，則電壓有效值為： 2.2 頻譜與諧波分析采用FFT變換可將采樣得到的數(shù)字信號中各次諧波在頻域中進(jìn)行分離，以

4、求出各次諧波頻率，并得到各次諧波下電壓電流的幅值和相角頻譜;然后，再將采樣得到的數(shù)字信號利用對稱分量法進(jìn)行計(jì)算，即可求出基波的正序和負(fù)序分量。離散傅立葉變換(Discrete Fourier Transform)的實(shí)質(zhì)是有限長序列傅立葉變換的有限點(diǎn)離散采樣，因此，該變換開辟了頻域離散化的道路，它可使數(shù)字信號的處理在頻域采用數(shù)字運(yùn)算的方法進(jìn)行，從而大大增加了數(shù)字信號處理的靈活性。將信號經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后變成離散時間信號，一般可采用離散傅立葉(DFT)變換法。其長度為M的有限長序列x(n)的傅立葉變換公式為： 通?？焖俑盗⑷~變換(FFT)不是一種新的變換，而是離散傅立葉變換(DFT)的一種快速算法。它通過對DFT變換式進(jìn)行一次