信號鏈電路

1. 什麼叫信號鏈

一、SIGNAL CHAIN: 信號鏈。一個系統中信號從輸入到輸出的路徑。 從信號的採集，放大，傳輸，處理一直到對相應功率器件產生執行的一整套信號流程叫信號鏈。
二、整條信號鏈中，包含眾多的器件，比如：比較器、數據轉換器、模擬前端、收發器、MCU、DSP、感測器、濾波器、存儲器等。
1、比較器：
對兩個或多個數據項進行比較，以確定它們是否相等，或確定它們之間的大小關系及排列順序稱為比較。 能夠實現這種比較功能的電路或裝置稱為比較器。
2、數據轉換器：

數據轉換器包括模數轉換器和數模轉換器,以及它的延伸產品如壓頻變換器,音頻轉換器和觸摸屏控制器等.按解析度及速度分類,可分為低解析度/低速型,低解析度/高速型及高解析度/低速型。

3、模擬前端:
（analog front-end AFE），其目的是處理信號源給出的模擬信號，對其進行數字化及分析處理。根據需要，AFE的功能包括如下幾個:信號放大、調制解調、鄰頻處理、混合。

4、收發器; 收發器是信號轉換的一種裝置，包括光纖收發器，射頻收發器和CAN收發器以及寬頻通信收發器等。

5、微控制器（MCU）：
MCU一般分為8位，16位和32位的處理器，廣泛運用在工業控制，醫療設備，遠程式控制制，辦公設備和家用電器，玩具和嵌入式系統中。它通過獨立的處理器，內存和I/O器件，可以減小系統的尺寸，降低設備的成本。

6、DSP：
是一種獨特的微處理器，是以數字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉換為0或1的數字信號，再對數字信號進行修改、刪除、強化，並在其他系統晶元中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式。

7、感測器:
最廣義地來說，感測器是一種能把物理量或化學量轉變成便於利用的電信號的器件。

8、濾波器：
濾波器是一種對信號有處理作用的器件或電路。分為有源濾波器和無源濾波器。主要作用是讓有用信號盡可能無衰減的通過，對無用信號盡可能大的反射。

9、存儲器：
存儲器（Memory）是計算機系統中的記憶設備，用來存放程序和數據。計算機中的全部信息，包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。

2. 用OP07設計一個放大電路，放大倍數為40倍。謝謝！

如圖所示：

能增加信號的輸出功率。它透過電源取得能版量來源，以控制輸出信號的波形與輸入信號一致，權但具有較大的振幅。依此來講，放大器電路亦可視為可調節的輸出電源，用來獲得比輸入信號更強的輸出信號。

放大器的四種基本類型是電壓放大器、電流放大器、互導放大器和互阻放大器。進一步的區別在於輸出是否是輸入的線性或非線性表示。放大器也可以通過在信號鏈中的物理位置來分類。

(2)信號鏈電路擴展閱讀：

四個基本類型的放大器，如下所示：

電壓放大器 - 這是放大器的最常見的類型。輸入電壓被放大到較大的輸出電壓。放大器的輸入阻抗高，輸出阻抗低。

電流放大器 - 該放大器能將輸入電流變為一個較大的輸出電流。放大器的輸入阻抗低，輸出阻抗高。

互導放大器 - 該放大器在變化的輸入電壓下的響應為提供一個相關的變化的輸出電流。

互阻放大器 - 該放大器在變化的輸入電流下的響應為提供一個相關的變化的輸出電壓。該設備的其他名稱是跨阻放大器和電流電壓轉換器。

3. 正電源和負電源在輸入級和輸出級中的用途

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單電源供電迴路中獲得正負電源的電路 2015-12-25 17:14

本篇文章主要介紹單電源供電迴路中獲得正負電源的電路，感興趣的朋友可以看看。

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應用於負電源的電平位移電路及器件設計 2011-09-02 11:34

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4. 如何輸入自己的可編程模擬電路

盡管在第一次設置評估板時需要考慮大量的跨接線和連接器，但這種變通辦法所花的時間或所做的瑣事還是少得多。裝載軟體，通讀評估板手冊，定位並設置實驗台裝置跨接線，連接控制引線、電源引線和信號引線，裝載基本配置以及確認信號路徑，所有這些工作所花的時間總共還不到1小時。雖然從概念上說，這些工作都無需花費多少腦力，但當一個復雜的產品首次順利工作時，總是非常令人滿足的。
開發環境提供你電路的方框圖。只

要將游標移到任一個功能塊上，你就可以確認其身份及參數設置（圖2）。雙擊功能塊就可以打開一個對話框，並可在對話框中交互地修改功能塊的參數狀態。除了為FPAA提供了一個圖形化編程環境之外，開發軟體允許你連接虛擬信號源和探頭來驅動內置的模擬工具（圖3）。繪圖工具和模擬工具操作起來都很簡單，並且對於用過原理圖捕獲和Spice軟體的人來說安排得很直觀。但要切記：以一二百美元的最低價格買到的只是一個基本工具，而不可能是附帶有的許多響鈴、鳴哨和功能等一整套EDA套件。所以，舉例來說，Anadigm公司的模擬程序能使你在時域內洞察部件的行為，但是對於幾乎所有其它方面來說，需要通過檢查在評估板上運行的實際信號來了解部件行為。目前還沒有現成的試驗線路將模擬或行為模型輸出到自己的Spice環境，也不存在本機工具採用外部元件的工具。這種局限性類似於你使用功率IC和ASSP時發現的局限性，因為功率IC和ASSP的製造商只提供有限的支持軟體，但不提供與EDA環境其餘部分連接的工具。

圖2 AnadigmDesigner2的圖形化開發環境可為評估板FPAA的配置提供基本的繪圖工具，此外還可利用模擬程序以及關於各一個模擬陣列的可編程功能塊的支持信息。

圖3 正如圖2中基本D類調制器的這種模擬所表明的那樣，該開發環境的模擬程序可提供虛擬信號源和探頭，並可顯示FPAA的時域狀態。積木式部件
FPAA需要模擬電路設計師花一些時間來習慣。FPAA環境不是將二極體、晶體管和無源元件與諸如運算放大器和比較器等功能塊組合在一起，而是完全被Anadigm公司稱之為CAM（可配置模擬模塊）的更加高度抽象的功能塊組成。現在考慮一個比較器：你熟知的這種現成部件是一個其拓撲結構和參數狀態適合於非線性比較響應而不是線性放大的放大器。但是，你的應用電路必須提供附加元件來設置參考電位和環路行為，其中包括遲滯。
FPAA的比較器CAM包含這些元件。CAM為倒相輸入提供三個可編程選項：你可以使比較器的倒相輸入由FPAA內的任何模擬信號來表示，或者，你可以給CAM編程，使倒相輸入由地電位來表示，或由一個其幅度被指定為CAM參數的直流電位來表示。對於你要將閾值電壓加到比較器非倒相輸入端的幾種情況來說，你可以將輸出倒相來代替輸入的反接。可編程遲滯級別有0mV、10 mV、20 mV和40mV四級。遲滯功能在你驅動倒相輸入或者將其接地時才可使用，而你給閾值電壓時不可使用。
與多數FPAA CAM一樣，比較器是一個同步的離散時間塊。你可以給比較器編程，以便在第一個或第二個時鍾階段對其輸入進行采樣--這一原理不適用於連續時間比較器。比較器可對以後的時鍾相位做出抉擇，不過這種抉擇不會立即引起比較器輸出狀態的改變。你可以經輸出編程，以便一有輸出就按抉擇行事，或者強制其輸出使其狀態轉變與第一個時鍾相位或第二個時鍾相位同步。
與分立IC領域極其類似，比較器和放大器是最簡單的CAM。CAM列表中還有一些常用的功能，它們具有更高抽象級別，使你更加遠離實現細節。例如，雙二階濾波器可在500 Hz~400 kHz范圍內調節，這一頻率范圍又分為三段，對應於你選用的3個時鍾頻率。正如你對雙二階濾波器期望的那樣，你可以選擇低通、高通、帶通和帶阻傳遞函數濾波器。不過與你自己用幾個運算放大器和許多電阻器製成的雙二階濾波器不同的是，雙二階CAM每次只能提供上述四個傳遞函數之一。調諧和Q值控制都是非交互的，但是，你選用0.15~70 (!)的Q值確實會限制增益范圍（圖4），這並不令人感到意外。

圖4 雙二階濾波器
CAM允許你對轉角頻率、增益和Q值進行編程。帶通濾波器曲線對應於8kHz轉角頻率，而對應的Q值分別為0.2（綠色）、1（青色）、5（藍色）和20（深紅色）。
用圖形來加深理解
一些不太常用的功能可能體現了FPAA的真正能力，例如乘法器或任意周期波形發生器CAM。但是，為了了解作為信號鏈元件的這種器件性能優劣，我們調查了一些不太特別的CAM，例如倒相放大器、雙二階濾波器功能塊和基本I/O單元。這類調查大多採用一台Audio Precision System Two Cascade雙域分析儀來繪制頻率響應曲線、雜訊曲線和THD曲線。
該評估板顯然可使你最大限度地利用其提供的各種功能。但它並沒有對最小化時鍾雜訊進行優化。雖然用戶在開發那些充分利用FPAA可擴展到約8 MHz帶寬的設備時需要謹慎一些，但該評估板對於帶寬較小的電路而言，應該是一個良好的開發環境，因為來自時鍾雜訊的實際干擾很小。
FPAA數據表中有關差分輸入信號擺動的極限值是3.8V。但是，如果你將使你的信號達到或接近擺動閾值，就得小心謹慎。例如，輸入單元提供一個可編程轉角頻率為34~470 kHz的抗混迭濾波器。THD
+N測量顯示當抗混迭濾波器不用時的1kHz曲線和20kHz曲線是疊合的（圖5中的藍色曲線和綠色曲線）。在1kHz頻率下，THD+N惡化對於34kHz輸入濾波器很小(深紅色)，但是，隨著信號分量接近轉角頻率，失真分量隨著小至-20dBV的信號幅度的增大而增大(紅色)。固定幅度頻譜掃描填入圖5的信息（圖6）。與不用抗混迭技術的0dBV基準測量值（藍色）相比，THD+N惡化在輸入端增加一個400kHz濾波器時大約為10 dB(紅色)。把輸入降到-6 dB可將採用400kHz濾波器的THD+N降低到0dBV無濾波情況給出的同樣的相對電平(深紅色)。注意垂直刻度是相對於輸入電平的dB值。在輸入保持在-6 dBV和濾波器轉角頻率調低到34 kHz的情況下，THD+N電平又增加大約5 dB，並顯示出隨信號接近轉角頻率而上升的特性。考慮到這些特點，你應該以盡可能達到的最快時鍾速率操作CAM單元，以突出奈奎斯特頻率並減少對臨近濾波器轉角頻率的需求。同樣，你只能在對期望的信號電平和帶寬給予了應有的考慮之後才能使用輸入濾波器，而且，如果你需要適應低轉角頻率和大的幅度，則可以考慮使用一個簡單的外部濾波器配置。

圖5 THD+N曲線表明，就某一給定的THD+N准則而言，輸入單元的抗混迭濾波器會限制有用的動態范圍，特別是當信號帶寬接近濾波器轉角頻率時。圖中，不使用抗混迭濾波器的1kHz (綠色)曲線和20kHz (藍色)曲線是疊合的。濾波器轉角頻率設置為34 kHz的1kHz (深紅色)曲線和20kHz (紅色)曲線顯示出性能的下降，特別是當信號接近轉角頻率時。

圖6 固定振幅頻譜掃描有助補充圖5的信息：圖中，藍色曲線表示不使用抗混迭濾波器的0dBV掃描曲線。紅色曲線表示抗混迭濾波器設置為400 kHz的相同輸入掃描曲線。只要將輸入振幅降低到-6 dBV並且注意曲線的幅度是相對於輸入振幅的，深紅色曲線就表明，在輸入信號超過幾百毫伏的情況下，濾波器的THD+N在頻譜內有所惡化。將濾波器轉角調低到34 kHz時，6dBV掃描曲線表明在通帶的最後一個倍程內THD+N有激增的趨勢。
輸出單元也帶有與其電壓輸出模式相關的低通濾波器。輸出單元級聯兩個同樣調諧的單極部分，並且用做重建濾波器來消除開關雜訊。調到一個相對開放的400 kHz頻率的兩個雙極部分，其在一個簡單倒相放大器之後的性能比原始輸出單元更好。一個處理-18dBV掃描正弦波的增益為-4的倒相放大器，其在20Hz~40kHz頻段內的THD+N曲線是基本平直的。將輸出單元用作具有400kHz低通轉角頻率的電壓輸出端，會產生-62dBr的THD+N。當輸出單元處於其原始配置時，其性能下降到-52 dBr。如果你決定用FPAA來設計，以有助於識別你設備的最佳工作條件，則對輸出結構進行進一步的調查就理所應當地被證明是正確的。
FPAA的配置內存包括一個影子RAM，它有助於最大限度地縮短配置時間，從而使包含FPAA在內的信號鏈的干擾最小。配置的更改可能會完全改變模擬陣列的內部資源分配，或者可能只是改變一個參數。利用膝上型電腦的串列埠對該評估板進行操作時，一種無效的配置更變--只是將現有電路和參數設置重新裝載到部件中--大約會引起110毫秒的中斷（圖7）。裝入來自嵌入式處理器或共駐PROM的配置數據的設備可以優化配置過程，從而進一步縮短裝入時間。

5. 由於放大的對象是變化量，所以當輸入直流信號時，任何放大電路的輸出都毫無變化。這個是錯誤的。為什麼

因為第一句是這個判斷的基礎。是真。但實際上不能做到只輸入直流，至少在接版入權或斷開時不是直流。

放大對象是變化量，這個說法就不嚴密，只是在某些場合是這種情況。對穩定信號進行放大的情況也是存在的，比如測量儀器放大器，大多數情況放大的的是穩定信號；輸入直流信號，——直流信號一般只是限定方向，其大小是可以變化的。

(5)信號鏈電路擴展閱讀；

放大器電路能增加信號的輸出功率。它透過電源取得能量來源，以控制輸出信號的波形與輸入信號一致，但具有較大的振幅。依此來講，放大器電路亦可視為可調節的輸出電源，用來獲得比輸入信號更強的輸出信號。

放大器的四種基本類型是電壓放大器、電流放大器、互導放大器和互阻放大器。進一步的區別在於輸出是否是輸入的線性或非線性表示。放大器也可以通過在信號鏈中的物理位置來分類。

6. 電路中濾波與退耦濾波有什麼不同。

基本是 沒有 區別的 濾波是 用於電源部分，退耦是 用來連接交流信號用 的

7. 電路中環流是什麼意思

環流就是在流動系統中,設法讓全部或部分流體沿一定方向、一定路徑循環流動,稱為環流。
對設計工程師來說，環流會造成毀滅性災難，無論你的設備是計算機還是通信系統。有些工程師缺乏對環流的正確認識，因為在原理圖上一般用一個接地符號或公共符號表示所有電路的返迴路徑。初級工程師經常錯誤理解這個符號，認為它代表零阻抗。情況並非如此，接地符號只表示你原理圖上的一種線路。如果接地連接中的電流足夠大，或者變化得足夠快，就會產生一個相當大的電壓，該電壓可能影響到電源的精度。另外，在儀表應用中，該電壓還會造成測量誤差，數字系統工程師必須努力應對接地彈跳問題。音頻緩沖器會出現可怕的接地環路中的環流效應，它會引起蜂鳴和哼聲。rf 工程師總要努力控制高頻系統設備中地電流的流動。
環流可以禍害電源電路、音頻電路以及 rf 電路。即使 ic 設計者也必須努力應對環流的影響。
在考慮環流造成的麻煩時，電路的交流阻抗要比電阻更重要。
原理圖中的公共符號或接地符號只不過是另一種線路，並不代表零阻抗。
電源輸出電流大，內部環流也大。應使基準接地遠離這些節點。應使電源電路和你的系統在一點連接。
切割接地層通常會造成更大麻煩。但是，當全是模擬電路時，這個規則就有些例外。
通常良好的設計習慣和採用差分信號鏈就可避免音頻與 rf 電路中的接地迴路。