关于基于FPGA平台的手持式频谱分析仪的实现原理

3、AD转换原理：

按其工作原理的不同分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两种。直接A/D转换器将模拟信号直接转换为数字信号，这类A/D转换器具有较快的转换速度，典型的电路有并行比较型A/D转换器、逐次比较型A/D转换器。间接A/D转换器则是先将模拟信号转换成某一中间量（时间或频率），然后再将中间量转换为数字量输出。此类A/D转换器的速度较慢，典型电路有双积分型A/D转换器、电压频率转换型A/D转换器。

AD转换芯片有很多，根据本次设计所采集的信号的需要，信号是交流电信号，选择8位AD转换器。芯片选择的是Maxim公司所提供的MAX11662。其参数如下：VDD = 2.2V ——3.6V, VREF = VDD。

模数转换器的原理框图如下所示:

AD的转换过程包括采样、保持、量化和编码四个阶段。通过按等间隔T对模拟信号进行采样，得到一串采样点上的样本数据，这一串样本数据可看作时域离散信号（序列）。在本次设计中AD有8位，那么每个样本数据用8位二进制数表示，即形成数字信号，因此，采样以后到形成数字信号的这一过程是一个量化编码的过程。

4、放大器原理：

通过低通滤波器所得到的信号可能很微弱，所以加一级前置放大器对所获取的信号进行放大，以期能够得到更易于处理的信号。将放大器前置的目的有两个：①使小输入信号不被后期电路的噪声所淹没；②要防止滤波器电路的噪声被放大。

对于测量放大电路的基本要求是：①测量放大电路的输入电阻应与传感器输出阻抗相匹配；②稳定的放大倍数；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流，以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率；⑥高共模输入范围和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低等；

目前广泛应用的是高共模抑制比放大电路，如下图所示：

该共模抑制比电路由三个集成运算放大器组成，其中为两个性能一致（主要是指输入阻抗、共模抑制比和增益）的同相输入通用集成运算放大器，构成平衡对称（或称同相并联型）差动放大输入级，构成双端输入单端输出的输出级，用来进一步抑制的共模信号，并适应接地负载的需要。

输入级的输出电压，即运算放大器输出之差为，其差模增益

由以上公式可知，当性能一致时，输入级的差动输出及其差模增益只与差模输入电压有关，而其共模输出、失调与漂移均在两端相互抵消，因此电路具有良好的共模抑制能力，为消除偏置电流等得影响，通常取。

关于放大器采用的是LM386，LM386是一个用于在低电压消费类应用设计的功率放大器。内部增益为20，输入以地面为参考，而输出被自动偏置到电源电压的一半。静态功耗只有24毫瓦，LM386是电池操作的理想选择。