一种基于mcu的pgc数字解调电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于信号解调技术领域，涉及了一种基于STM32F103x8的PGC数字解调电路。
【背景技术】
[0002]相位产生载波技术(PGC)是在光纤传感技术中一种非常流行的技术，具有解调结构简单，对硬件要求小的特点。
[0003]中国发明专利申请201110302332.1基于相位生成载波解调的光纤水下长输管道泄漏检测装置，采用PGC模拟电路解调方法对光纤感测系统检测到的信号进行解调，此种解调方法存在一系列问题:(I)模拟电路模块芯片的温度漂移会引起输出信号的直流漂移，而且这个直流漂移很难从根本上消除；(2) PGC解调采用模拟电路方式实现，就不能充分发挥该技术易于阵列化的优势，同时系统性能受电阻电容特性参数的影响大，稳定性差，以及电路体积大，配置不方便；(3) PGC模拟解调电路中可能引入新的噪声，这些噪声与有用信号想混叠、放大，形成噪声累积且难以分离，不利于检测信号的提取；(4) PGC模拟解调电路中干扰噪声大，对检测信号影响大，从而导致检测系统定位精度不高。
[0004]而随着数字信号处理理论和数字处理芯片的迅速发展，数字信号处理的应用范围也在不断扩大。利用数字信号处理技术可以将复杂的解调过程集成到几片数字处理芯片上处理，从而大大简化了系统的调试工作。因此相对于PGC模拟电路解调，PGC数字解调具有不少优点:(I)数字解调的各部分工作完全由软件完成，因此可以消除模拟解调因素引起的直流漂移问题；(2) PGC数字解调有设计相对容易、调试简单、易阵列化处理等优点；(3)PGC数字化解调的数字采集系统采用微处理器，对原来的PGC模拟解调电路改为算法程序实现，使得系统具有较强的灵活性，同时减少了模拟解调电路里的复杂因素引起的干扰噪声，有利于检测信号的提取；(4) PGC数字解调系统能达到较高的检测精度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于MCU的PGC数字解调电路。
[0006]一个基于MCU的PGC数字解调电路包括STM32F108xG数字处理芯片、电源电路、运算放大电路、差分驱动电路、第一 AD采集电路、第二 AD采集电路、DDS信号波形产生电路、差分运算放大电路和干涉信号运算放大电路。
[0007]其中本发明中电源电路土 15V的电源正负极两端使用了二极管，避免了电源正负极接反烧毁整个电路。
[0008]电源电路包括接插件P1、第一整流二极管D1、第二整流二极管D5、第一发光二极管D2、第二发光二极管D3、第一电阻R37、第二电阻R41、第一钽电容C50和第二钽电容C52;
所述的接插件Pl的I脚与第二整流二极管D5的阴极连接，第二整流二极管D5的阳极与第二钽电容C52的负极、第二电阻R41的一端连接并作为-15V电源输出端，第二电阻R41的另一端与第二发光二极管D3的阴极连接，第二发光二极管D3的阳极和第二钽电容C52的正极接地；接插件Pl的3脚与第一整流二极管Dl的阴极连接，第一整流二极管Dl的阳极与第一钽电容C50的正极、第一电阻R37的一端连接并作为+15V电源输出端，第一电阻R37的另一端与第一发光二极管D2正极连接，第一发光二极管D2的负极接模拟地，第一钽电容C50的负极接模拟地；接插件Pl的2脚接模拟地；
差分驱动电路包括差分驱动芯片U6、第三电阻R46、第四电阻R48、第五电阻R49、第六电阻R74、第七电阻R75、第八电阻R51、第九电阻R76、第十电阻R77、第^^一电阻R78、第十二电阻R79、第十三电阻R85、第十四电阻R86、第十五电阻R87、第十六电阻R88、第十七电阻R89、第十八电阻R90、第三钽电容C43、第四钽电容C45、第五钽电容C47、第六钽电容C42、第一陶瓷电容C44、第二陶瓷电容C46、第三陶瓷电容C48、第四陶瓷电容C49、第一测试插座TP2、第二测试插座TP3、第三测试插座TP4、第四测试插座TP5和接插件P13 ；
所述的差分驱动芯片U6的型号为ADA4938;差分驱动芯片U6的23脚与第六电阻R74的一端连接，第六电阻R74另一端与差分驱动芯片U6的24脚、第五电阻R49的一端连接，第五电阻R49的另一端与第三电阻R46的一端、第四电阻R48的一端连接，第三电阻R46的另一端接模拟地，第四电阻R48的另一端与第二运算放大芯片U2的6脚连接；差分驱动芯片U6的2脚与第九电阻R76 —端连接，第九电阻R76另一端与I脚连接，第九电阻R76另一端与第八电阻R51 —端连接，第八电阻R51另一端与第七电阻R75 —端连接，第七电阻R75另一端接模拟地；差分驱动芯片U6的5脚与第十电阻R77 —端连接，第十电阻R77另一端与差分驱动芯片U6的6脚连接，第十电阻R77另一端与第^^一电阻R78 —端连接，第^^一电阻R78另一端与第十三电阻R85的一端连接，第十三电阻R85的另一端接模拟地，第i^一电阻R78另一端与第十二电阻R79的一端连接，第十二电阻R79的另一端与第一运算放大芯片U17的6脚连接；差分驱动芯片U6的8脚与第十六电阻R88的一端连接，第十六电阻R88的另一端与差分驱动芯片U6的7脚连接，第十六电阻R88的另一端与第十五电阻R87一端连接，第十五电阻R87的另一端与第十四电阻R86的一端连接，第十四电阻R86另一端接模拟地；差分驱动芯片U6的9脚与差分驱动芯片U6的10脚连接，差分驱动芯片U6的10脚与第三陶瓷电容C48 —端连接，第三陶瓷电容C48另一端接模拟地，差分驱动芯片U6的9脚与第五钽电容C47阳极连接并接+5V电压，第五钽电容C47阴极接模拟地；差分驱动芯片U6的15与差分驱动芯片U6的16脚、第四陶瓷电容C49 一端、第六钽电容C42阴极连接并接-5V电压；第四陶瓷电容C49另一端、第六钽电容C42阳极接模拟地，差分驱动芯片U6的11脚与差分驱动芯片U6的17脚与接插件P13的I脚连接，接插件P13的2脚接模拟地；差分驱动芯片U6的14脚与第十八电阻R90 —端连接，第十八电阻R90另一端接+5V的电压；差分驱动芯片U6的12、13、18、19脚依次与第四测试插座TP5、第三测试插座TP4、第二测试插座TP3、第一测试插座TP2连接；差分驱动芯片U6的20脚与第十七电阻R89 —端连接，第十七电阻R89另一端接+5V的电压；差分驱动芯片U6的21脚与差分驱动芯片U6的22脚、第四钽电容C45的阴极、第二陶瓷电容C46的一端连接并接-5V电压，第四钽电容C45的阳极和第二陶瓷电容C46的另一端接模拟地；差分驱动芯片U6的4脚与差分驱动芯片U6的3脚、第一陶瓷电容C44 一端、第三钽电容C43的阳极连接并接+5V电压，第一陶瓷电容C44另一端接模拟地，第三钽电容C43的阴极接模拟地；差分驱动芯片U6的18、19脚分别与AD采集芯片UlO的43、39脚连接；差分驱动芯片U6的12、13脚分别与AD采集芯片U12的43、39脚连接； 第一 AD采集电路与第二 AD采集电路结构完全一致，文中仅叙述第一 AD采集电路；第二 AD采集电路的采集芯片为AD采集芯片U12 ；
第一 AD采集电路包括基准电压芯片U9、AD采集芯片U10、第七钽电容C56、第八钽电容C77、第九钽电容C79、第十钽电容C94、第五陶瓷电容C57、第六陶瓷电容C75、第七陶瓷电容C76、第八陶瓷电容C78、第九陶瓷电容C80、第十陶瓷电容C95、第十九电阻R59、第二十电阻R82、第二^^一电阻R80、第二十二电阻R61、第一滑动变阻R81、第五测试插座TP6;所述的AD采集芯片UlO的型号为AD7621 ;基准电压芯片U9的型号为ADR431 ；
AD采集芯片UlO的37脚与第五测试插座TP6、第七陶瓷电容C76的一端、第六陶瓷电容C75 —端、第一滑动变阻R81的一个固定端、基准电压芯片U9的6脚连接，AD采集芯片UlO的38脚与第七陶瓷电容C76另一端连接并接模拟地，第六陶瓷电容C75另一端与第十九电阻R59的一端连接，第十九电阻R59的另一端与基准电压芯片U9的7脚连接，基准电压芯片U9的6脚与第一滑动变阻R81的一端连接，第一滑动变阻R81的活动端与第二十电阻R82 —端连接，第二十电阻R82另一端与基准电压芯片U9的5脚连接，第一滑动变阻R81的另一个固定端与第二 ^ 电阻R80 —端连接，第二 ^ 电阻R80另一端与基准电压芯片U9的4脚连接并接模拟地，基准电压芯片U9的2脚与第七钽电容C56阳极、第五陶瓷电容C57 —端连接并接+5V电压，第七钽电容C56阴极、第五陶瓷电容C57另一端接模拟地，基准电压芯片U9的1、8、3脚架空；AD采集芯片UlO的1、4、8、31、32、34、36、41、42、20、30、17脚接数字地；AD采集芯片UlO的5脚与AD采集芯片UlO的6脚、AD采集芯片UlO的7脚、第二十二电阻R61—端连接，第二十二电阻R61另一端接2.5V的电压；AD采集芯片UlO的2脚与AD采集芯片UlO的44脚、第八钽电容C77的阳极、第八陶瓷电容C78的一端连接并接2.5V电压，第八钽电容C77的阴极、第八陶瓷电容C78的另一端接模拟地;AD采集芯片UlO的19脚与第九钽电容C79阳极、第九陶瓷电容C80 —端连接，第九钽电容C79阴极、第九陶瓷电容C80另一端接模拟地，第九钽电容C79阳极、第九陶瓷电容C80 —端接2.5V