生物电阻抗测量系统中弱信号检测技术研究-- 硬件调试与结论分析

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4.5实验与结论
        4.5.1实验测试方法
        本实验采用的测试源为Tektronix AFG3012信号源，Tektronix DPO4104四通道示波器，SS2323可跟踪直流稳定电源。
       
        4.5.2实验测试步骤
        测试实验在电路板投板的底板返回后进行。其测试步骤如下：
         
        1.焊接完后肉眼对照正常板卡，检查焊接有无短路、虚焊，器件值是否正确，此时保证板上所有跳线没有跳上。
       
        2.首先检查电源，检测电路板正面关键测试点。测试电源时，先不加电测试各电的电阻值，各个点电阻值完全正确之后通电。
       
        3.跳上电源跳线，通电。确保电源正常后，加12V直流电源。
       
        4.测试时，以Tektronix AFG3012信号源来产生系统所需的弱信号，该信号源接入功能板，然后测试输出信号，并利用示波器Tektronix DPO4104的FFT功能对信号进行分析[37][38]。分别测试频率为1MHz的微弱信号和10MHz的微弱信号在通过调理功能板后的信噪比、增益以及调理电路对于共模噪声的抑制能力。
       
        实验测试PCB如图4.15所示：
       
       
        4.5.3测试结果及分析
        4.5.3.1系统对弱信号谐波的抑制能力
        设定输入信号频率为1MHz，信号幅度为±10mV，利用示波器Tektronix DPO4104的FFT功能对信号进行分析，显示结果如图4.16所示。
       
       
        由示波器所示图知：当输入信号频率为1MHz时该信号检测预处理功能板能做到检测峰-峰值为19.57mV的微弱信号，并且输出信号的基波和二次谐波功率比能够达到50.8dB.具备较强的谐波抑制能力。
       
        当设定输入信号频率为10MHz，信号幅度为±10mV时，利用示波器Tektronix DPO4104的FFT功能对信号进行分析，显示结果如图4.17所示。
       
       
       
        由示波器所示图知：当输入信号频率为10MHz时，该信号检测预处理功能板能做到检测峰-峰值为19.57mV的微弱信号，输出信号的基波和二次谐波功率比能够达到50.8dB.也具备较强的谐波抑制能力。
        4.5.3.2系统对共模噪声的抑制能力
        分别对PGA870的单端输出信号和差分输出信号进行测试，测试结果分别如图4.18和图4.19所示。由两图的对比可知，系统在10MHz，240mV时的差分输出比单端输出的无杂散动态范围提高了8dB，对系统的共模噪声有较好的抑制能力。
         
       
         
       
        4.5.3.3系统对弱信号检测预处理的增益
        分别对系统的输入信号和经前端模拟电路调理后输出信号进行测试，此时设定PGA870的增益为12dB.输入信号如图4.20所示，测试结果分别如图4.21和图4.22所示。
         
       
         
       
       
        由图4.21可知，衰减电路对信号衰减为38.6mV/76.8mV=0.502，原设计衰减值为0.5，误差为0.002.由图4.22可知，信号经过PGA870的增益为：
       
       
        原设定值为12dB，实测数据与设定值存在0.04dB的误差，通过分析，误差主要原因为人工移动示波器标尺而产生的。
       
        综上所述，信号检测预处理单元为整个系统提高了较好的前端信号，设计合理。