激光打靶系统的信号处理设计毕业论文原文(编辑修改稿)

激光打靶系统的信号处理设计毕业论文原文(编辑修改稿)内容摘要：

02A。 集成运算放大器（ LM324） 集成运算放大器是实现高增益放大功能的一种集成器件，早期主要用来实现对模拟量进行数学运算的功能，目前随着器件性能的改进，它已成为通用的增益器件，应用范围非常广泛。 从电特性来看，集成运放接近理想的电压放大器件，它不仅有很大的输入电阻和很小的输出电阻，而且还有很高的电压增益，此外，静态工作时，它的输入和输出电位均为零，这样，在与其它集成运放连接时，就不需要考虑它们之间的电平配置问题。 LM324 是四通道的低功耗运算放大器，它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源 共用外，四组运放相互独立， 如 图 41 其性能参数有以下几个方面： （ 1）单电源工作方式，工作电平 3V～ 30V （ 2）低消耗电流：约 mA （ 3）低输入偏移：输入电压偏移： 3 mv（ Typ）；输入电流偏移： 2 nA（ Typ） （ 4）开环增益： 100V/mv ＝ 100 dB（ Typ） （ 5）宽响应频带 图 41 LM324内部结构 放大电路图 图 42运算放大器电路图 放大器电路如 图 42 所示。 它由两级结构相同的同相放大器组成，集成放大器选用 LM324（图 41）。 信号经隔直流 电容 C1 从第一级放大器的正端“＋”输入，经过放大后输出，再经过级间耦合电容 C2 输入第二级放大器的正端。 前级的放大倍数 100121  RRA ，后级的放大倍数 10562  RRA ， 3R 和 7R 为输入匹配电阻。 电路原理 （ 1） 同相放大器（ 图 43） 集成运放是一种十分理想的增益器件，性能好，使用方便。 该电路采用 2 级放大器级联，每级的放大器均采用同相放大。 由集成运放构成 的同相放大器，其特点是输入信号加在同相输入端，而反馈信号加在反相端。 根据理想化条件，由于 svv  ，因而 svv 。 根据 0i （虚断），v 又是 0v 在 1R 上的分压值，即 : (41) 因而，放大器的增益： (42) 0VfA ，所以 ov 与 Sv 同相。 图 43同相放大器 （ 2） 外围电路 光电传感器对外部光线也有响应，因此必须滤除这种干扰。 由于背景光线是持续信号，其响应主要是直流量，在第一级放大器输入端的前面设计接入一个 1uf电容 C1 起到隔离直流作用，能起到很好的效果。 第二级的 1uf 电容 C2 用于两级放大器的耦合。 第一级放大器输入端和地之间接 R3；第二级放大器输入端和地之间接 R7。 使得 : (43) 这样，运放的正、负输入端对地的等效电阻相等，从而降低运放的电压偏移。 电路参数 （ 1） 输入脉冲幅度： mvUi 5~3 （ 2） 输入电阻：  kRi 10 （ 3） 输出电阻：  kRo 1 fo RRRvv 11111 1 RRR RRvvA ffSoVf  657213 //// RRR RRR （ 4） 放大倍数： 1 0 0 01 0 01021  AAA （ 5） 放大器级数： 两级，前级 1001 A ；后级 102A （ 6） 耦合方法： 电容耦合 整形电路 光电池的输出脉冲并不是规则的矩形脉冲信号，而是类似升余弦信号。 再经放大后也会产生失真，因此必须对信号进行整形。 采用常用的 CD4093 施密特触发器便可实现整形功能，改善脉冲波形，确保后续编码器的正常编码。 施密特触发器不仅可以进行波形整形，它的迟滞特性还可以有效地克服噪声和干扰的影响，只要噪声和干扰的大小处在迟滞宽度内，就不会有错误的输出。 如 图 44。 施密特触发器属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入信号达到阈值电压时，电路状态发生转换，通过电路内部的正反馈过程使得输出电压的波形的边沿变得很陡峭。 利用施密特触发器可以实现有效脉冲的识别见 图45。 图 44 施密特触发器的电压传输特性 （ a） 同相输出； （ b） 反相输出 图 45利用施密特触发器实现有效脉冲的识别 编码电路 [11] 对于 38路信号通道， 必须对其进行编码以便于信号识别和传输。 38路信号按照设计方案编码为 1－ 38 号，脱靶无信号记为 0 号。 对多个探测器同时接收到信号的情况，对应于探测器的码号就是取码号大的探测器为有效，采用优先编码器便可实现编码的优先选择。 商用的单个优先编码器的编码输入最多只有 8 路，要构成更多路的优先编码器，可以采用 6片 8－ 3优先编码器进行扩展为 40－ 6优先编码器 ，如 图 46。 编码电路图 图 46 406优先编码器电路图 电路原理 （ 1） 优先编码器（ 74HC148） 8－ 3 线优先编码器的功能表如 图 47。 待编码的 8 条输入线 07 ~II 采用 8 中取 1 码，逻辑 0有效，编码后的输出 012 AAA 用反码表示。 可以看出，编码器是以输入为 0 的最高优先编码的，而低位若同时输入 0，则是无意义的。 此外，电路还设有选通输入，即使能端 EI，它也是逻辑 0有效；输出还设有允许输出端 Eo及允许扩展端 Gs，利用它们可判断出 012 AAA 是否有效，以及是否允许扩展编码。 根据真值表，写出编码器的逻辑表达式如下： 45675676772 IIIIEIIIIEIIIEIIEIA  )( 4567567677 IIIIIIIIIIEI  )( 4567 IIIIEI  (43) 故： )( 45672 IIIIEIA  (44) 同理： )( 245345671 IIIIIIIIEIA  ( 4 5) )( 1246346670 IIIIIIIIIIEIA  (46) 而允许输出为： Eo 012345670 IIIIIIIIEIE  (47) 允许扩展端是： EoEIIIIIIIIIEIEIGs  01234567 (48) 图 47 83 线优先编码器真值表（ 74HC148） （ 2） 83 线。