| 摘要： 本套电流信号检测装置，可将任意波形信号发生器产生的信号，利用 LM1875功率放大器对其进行放大，从而实现在 10Ω 的电阻获得 10V 的电压峰峰值。电流传感器使用锰芯磁环和漆包线绕制而成，利用电流互感的原理来获取电流信号，通过接入电阻的方式将电流信号转换成电压信号。之后使用前级放大器对其放大，接着使用程控放大器再次进行放大，MCU 根据前级电路的电压峰值动态调整程控放大器的增益，从而实现了大量程的电流测量，比较器将任意波形信号转换成方波信号，输入给 MCU 进行频率的测量，ADC 实时采集电压波形并进行 FFT 运算，得到波形的频谱信息。最后使用 LCD 显示屏将电流信号的频率和峰峰值等信息显示出来。
1 .1 方案比较与选择
1.1.1 功率放大器
方案一：使用分立电子元件自行搭建，优点是频率特性比较好，输出功率可以做得很大，但缺点是电路比较复杂，设计起来比较麻烦，有可能会产生波形的失真。 方案二：使用集成功率放大芯片 LM1875，LM1875 是 TI 公司生产的 20W 功率放大器，可以单电源供电，而且供电范围较宽。外围电路比较简单，输出功率完全满足题目的要求。 故采用方案二。
1.1.2 电流检测电路方案
方案一：使用线圈获取电流信号，转换成电压信号后，进行初级放大，之后使用继电器切换接入的后级放大器，来实现量程的转换，使得小信号和大信号都能被放大到一个合适的范围。但是继电器产生的电磁效应会干扰感应线圈中的信号，导致测量出现问题。 方案二：获得电压信号并初级放大之后，使用峰值检测电路检测信号大小，同时将信号输入至程控放大器中，由 MCU 获得的峰值来确定程控放大器的放大倍数，实现了量程的自动选择。缺点是程序有些复杂，量程切换的阈值不好确定。
综合考虑，选用方案二。
1.1.3 MCU 选择
方案一：目前最流行的 MCU 是 STM32F1 系列的芯片，网上的资料也比较丰富。F103ZET6 具有的片内资源比较多，3 个独立 ADC，每个都有 16 个通道，工作频率为 72MHz，有充足的 GPIO 端口。 方案二：使用 STM32F767ZIT6，属于 Cortex M7 架构。最高工作主频 216MHz，同样集成了 3 个独立的 12 位 ADC 等功能，带有双精度浮点运算单元，可以通过硬件浮点运算单元进行数学运算，速度更快。 由于题目要求对任意波形做频谱分析，F767 做主控芯片，工作频率更高、运算速度快，可以大大降低单片机做 FFT 变换的时间，提高了系统的实时性与精确度，所以选择方案二。
原文转自：https://bbs.nuedc-training.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=81
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发表于 2018-11-13 10:24:48
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