基于正交矢量放大的MRS信号采集模块设计---- 采集模块硬件设计

第四章采集模块硬件设计

4.1电源与地线部分

核磁共振找水仪采用2节12V电池供电，本模块的电源输入为24V.设计中需要用到模拟±5V、数字+5V和数字+3.3V，所以需要用DC-DC模块进行电平转换。电路图如图4.1所示。

首先系统24V电源经过接口P1输入DC-DC模块，二极管D1、D2起保护作用，电容C3进行滤波。DC-DC模块有2组输出，分别为±12V、AGND和VCC（+5V）、DGND，如图4.1（a）所示。其中，±12V组经过三端7805、7905转换成±5V和AGND给模拟部分供电，如图4.1（b）所示；VCC组给数字部分供电，数字部分有用到3.3V的，由VCC经过电平转换芯片REG1117-3.3转为3.3V供给，如图4.1（c）所示。

在绘制PCB电路板时，将模拟和数字部分分开布局，并把它们放在板上的特定区域，这样可以使地层比较容易分开，使用起来比较方便。数字地层和模拟地层在板上的A/D转换器附近连用0欧电阻连接.

4.2相敏检测器电路

4.2.1相敏检测器设计要求

本模块中的相敏检测器是利用CPLD和D/A转换器实现MRS信号和参考正弦信号相乘。由CPLD中的FLASH存储正弦波的波形，直接输入D/A转换器的数字输入端，放大后的MRS信号输入D/A转换器的参考输入端，D/A转换器输出两路信号相乘后的结果，要求D/A转换器为乘法型。

核磁共振放大器输出的放大后的MRS信号幅度范围为-2.5V～+2.5V，要求D/A转换器参考电压输入范围要大于±2.5V.

设计CPLD产生一个周期的正弦波用256个点，正弦波频率范围为1300Hz～3000Hz（全球拉莫尔频率范围），CPLD输出数字量的频率最快为768KHz，这就要求D/A转换器的建立时间在1.3μs以内。再考虑到精度、速率等问题，D/A转换器需要满足以下几个要求：

1、16位以上并行；

2、乘法型；

3、建立时间 <1.3us；

4、参考输入范围大于±2.5V。

4.2.2D/A 转换器芯片选择

经过综合考虑，选择DAC8820作为本模块中的D/A转换器芯片。DAC8820的主要技术指标有：

1、16位并行；

2、4象限乘法型；

3、建立时间：0.5μs；

4、参考输入范围：±15V.

由于DAC8820输出为电流型，所以应用时需要用运放转换成电压输出，电路图如图4.2所示。

4.2.3DAC8820 电路实现