用于电磁法观测系统开机自检的信号发生器实现方法

• 作者: 严发宝 柳建新 苏艳蕊 郑翱宇 韦艳刚
• 来源期刊: 地球物理学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 观测系统 自检信号 低功耗 CPLD
• 年，卷（期）: 2017,（11）
• 所属期刊栏目: 地球物理仪器新技术专栏
• 页码范围: 4341-4351
• 页数: 11页
• 分类号: P631
• 字数: 8458字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6038/cjg20171122

摘要

针对电磁法观测系统在使用过程中的开机自检要求,分析常用测量系统及地球物理仪器的检测信号特征,通过对已有机制进行研究和对比,结合现有信号产生电路的优势,提出一种功耗低、精度高、设计简单的自检信号发生器实现方案.基于该方案设计了一套实现电路,其以CPLD为核心,由精密参考电压源、模拟开关及运算放大器等器件构成,并对该电路进行仿真与测试.通过系统稳定性分析,采用波特图与奈奎斯特图表明信号发生电路的稳定性符合设计要求.经仿真与测试,能够通过换挡开关产生幅值为20 μV～2 V、频率范围在1 Hz～100 kHz的自检脉冲信号,频率稳定在1％,重复测试相位稳定度小于1.5％,幅值误差可以优化到1％以内,且能通过其稳定的谐波分量来获取该系统带宽更宽的通道测试响应.测试结果表明,该自检信号发生器电路实际功耗小于0.3W,20 μV～2 V幅值范围和1 Hz～100 kHz频率范围内性能指标的测量结果和仿真结果相符,并成功应用于某监控系统.利用该信号发生器电路实现自检具有操作方便、成本低、易于设计等优点,能够有效的弥补其它自检模式的缺陷.