专利名称：一种无饱和随机共振数学模型的含噪声微弱信号检出电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子信号处理领域，涉及根据ー种新的无饱和随机共振数学模型设计实现的噪声滤除与微弱信号检出电路。
背景技术：
利用随机共振原理提取淹没在噪声中的有用信号是近年来发展起来的一种新的方法。这种非线性滤波方法，可以在合适的条件下将噪声能量向有用信号转化，使信号得到增强，提高信噪比，将淹没在噪声背景中的微弱信号提取出来，所以，在故障检测、生物信号提取、图像与语音信息识别、方位估计等领域都有广泛的应用前景。目前，随机共振原理的信号处理主要以连续双稳态数学模型为核心。但是，我们发现连续双稳态数学模型存在饱和，參见图I (a)和图I (b)。饱和特性影响输出信噪比的提高，使在强噪声背景下提取信号的效果变差，參见图2 (a)、图2 (b)和图2 (C)。针对这ー缺点我们提出了ー种新的无饱和随机共振数学模型。该模型为
权利要求1. ー种基于无饱和随机共振数学模型的含噪声微弱信号检出电路，其特征在于包括前置求和放大电路、求和积分电路和三通道选择反馈电路； 前置求和放大电路包括前置求和放大器Ul、第一反向器Fl、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一可变电阻Rvl、第一接地电阻R201、第二接地电阻R202 ;第ー电阻Rl的一端与ー个输入端连接，第二电阻R2的一端与另ー输入端连接，前置求和放大器Ul的反向输入端与第一电阻Rl的另一端、第二电阻R2的另一端以及第一可变电阻Rvl的固定端连接，前置求和放大器Ul的同相输入端与第一接地电阻R201的一端连接，第一接地电阻R201的另一端接地；前置求和放大器Ul的输出端与第一可变电阻Rvl的可调端以及第三电阻R3的一端连接；第一反向器Fl的反向输入端与第三电阻R3的另一端以及第四电阻R4的一端连接，第一反向器Fl的同向输入端与第二接地电阻R202的一端连接，第二 接地电阻R202的另一端接地，第一反向器Fl的输出端与第四电阻R4的另一端连接； 求和积分电路包括求和运算放大器U2、积分运算放大器U3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三接地电阻R203、第四接地电阻R204、积分器电 C_INTE ;求和运算放大器U2的反向输入端与第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端以及第七电阻R7的一端连接，第五电阻R5的另一端与第一反向器Fl的输出端连接，求和运算放大器U2的同向输入端与第三接地电阻R203的一端连接，第三接地电阻R203的另一端接地，求和运算放大器U2的输出端与第七电阻R7的另一端以及第八电阻R8的一端连接；积分运算放大器U3的反向输入端与第八电阻R8的另一端、积分器电容C_INTE的一端及第九电阻R9的一端连接，积分运算放大器U3的同向输入端与第四接地电阻R204的一端连接，第四接地电阻R204的另一端接地，积分运算放大器U3的输出端与积分器电容C_INTE的另一端及第九电阻R9的另一端连接，该端作为信号输出端； 三通道选择反馈电路包括比较电路和反馈电路；比较电路包括第一比较器BI、第二比较器B2、第三比较器B3、第四比较器B4，第二可变电阻Rv2、第三可变电阻Rv3，第十电阻R10、第i^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二 i^ 一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23 ;反馈电路包括第一反向运算放大器FU1、第二反向运算放大器FU2、第三反向运算放大器FU3、第四反向运算放大器FU4，第一乘法器Ml、第二乘法器M2、第三乘法器M3，求和运算放大器U4、求和运算放大器U5，第二反向器F2、第三反向器F3，第四可变电阻Rv4、第五可变电阻Rv5、第六可变电阻Rv6、第七可变电阻Rv7、第八可变电阻Rv8、第九可变电阻Rv9，第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、第三十电阻R30、第三i^一电阻R31、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36，第五接地电阻R205、第六接地电阻R206、第七接地电阻R207、第八接地电阻R208、第九接地电阻R209、第十接地电阻R210、第i^一接地电阻R211、第十二接地电阻R212 ； 在比较电路中，第二可变电阻Rv2的ー个固定端与正电源连接、另ー个固定端接地，第三可变电阻Rv3的ー个固定端与负电源连接、另ー个固定端接地；第十电阻RlO的一端与第一比较器BI的反向输入端连接，第十一电阻Rll的一端与第一比较器BI的正向输入端连接；第十二电阻R12的一端与第二比较器B2的反向输入端连接，第十三电阻R13的一端与第二比较器B2的正向输入端连接；第十四电阻R14的一端与第三比较器B3的反向输入端连接，第十五电阻R15的一端与第三比较器B3的正向输入端连接；第十六电阻R16的一端与第四比较器B4的反向输入端连接，第十七电阻R17的一端与第四比较器B4的正向输入端连接；第十一电阻Rll的另一端、第十二电阻R12的另一端、第十四电阻R14的另一端、第十七电阻R17的另一端均与积分运算放大器U3的输出端连接，第十电阻RlO的另一端以及第十五电阻R15的另一端与第二可变电阻Rv2的可调端连接，第十三电阻R13的另一端以及第十六电阻R16的另一端与第三可变电阻Rv3的可调端连接；第十八电阻R18的一端与第十九电阻R19的一端连接，第十八电阻R18的另一端与正电源连接，第十九电阻R19的另一端与第一比较器BI的输出端连接；第二十电阻R20的一端与第二十一电阻R21的一端连接，第二十电阻R20的另一端与正电源连接，第二十一电阻R21的另一端与第二比较器B2的输出端连接；第二十二电阻R22的一端与第二十三电阻R23的一端连接，第二十二电阻R22的另一端与正电源连接，第二十三电阻R23的另一端与第三比较器B3、第四比较器B4的输出端连接； 在反馈电路中，第二十四电阻R24的一端与第十八电阻R18、第十九电阻R19的互连端连接，第二十四电阻R24的另一端与第四可变电阻Rv4的ー个固定端、第一反向运算放大器FUl的反向输入端连接，第四可变电阻Rv4的可调端与第一反向运算放大器FUl的输出端、第三i 电阻R31的一端连接,第五接地电阻R205的一端与第一反向运算放大器FUl的正 向输入端连接，第五接地电阻R205的另一端接地； 第二十五电阻R25的一端与第二十电阻R20、第二i^一电阻R21的互连端连接，第二十五电阻R25的另一端与第五可变电阻Rv5的ー个固定端、第二反向运算放大器FU2的反向输入端连接，第五可变电阻Rv5的可调端与第二反向运算放大器FU2的输出端连接，第六接地电阻R206的一端与第二反向运算放大器FU2的正向输入端连接，第六接地电阻R206的另一端接地；第二十八电阻R28的一端与第二反向运算放大器FU2的输出端、第五可变电阻Rv5的可调端连接，第二十八电阻R28的另一端与第二反向器F2的反向输入端、第二十九电阻R29的一端连接，第二十九电阻R29的另一端与第二反向器F2的输出端、第三十ニ电阻R32的一端连接，第九接地电阻R209的一端与第二反向器F2的正向输入端连接，第九接地电阻R209的另一端接地； 第二十六电阻R26的一端与第二十二电阻R22、第二十三电阻R23的互连端连接，第二十六电阻R26的另一端与第六可变电阻Rv6的ー个固定端、第三反向运算放大器FU3的反向输入端连接，第六可变电阻Rv6的可调端与第三反向运算放大器FU3的输出端、第三乘法器M3的一个输入端X2连接，第七接地电阻R207的一端与第三反向运算放大器FU3的正向输入端连接，第七接地电阻R207的另一端接地；第一乘法器Ml的两个输入端XI、Yl均与积分运算放大器U3的输出端连接，第一乘法器Ml另两个输入端X2、Y2接地，第二乘法器M2的一个输入端Χ2与第一乘法器Ml的输出端W连接,第二乘法器M2的另ー个输入端Yl与积分运算放大器U3的输出端连接，第二乘法器M2的剰余两个输入端XI、Υ2接地 ，第二乘法器M2的输出端W与第七可变电阻Rv7的可调端连接，第八可变电阻RvS的可调端与第一乘法器Ml的输入端X1、Y1连接，第七可变电阻Rv7的ー个固定端与第八可变电阻RvS的一个固定端、求和运算放大器U4的反向输入端以及第二十七电阻R27的一端连接，求和运算放大器U4的输出端与第二十七电阻R27的另一端连接，第八接地电阻R208的一端与求和运算放大器U4的正向输入端连接，第八接地电阻R208的另一端接地； 第三乘法器M3的另ー个输入端Yl与求和运算放大器U4的输出端连接，第三乘法器M3的剩余两个输入端XI、Y2接地，第三乘法器M3的输出端W与第三十电阻R30的一端连接；第三十电阻R30的另一端与第四反向运算放大器FU4的反向输入端以及第九可变电阻Rv9的ー个固定端连接，第九可变电阻Rv9的可调端与第四反向运算放大器FU4的输出端以及第三十三电阻R33的一端连接，第十接地电阻R210的一端与第四反向运算放大器FU4的正向输入端连接，第十接地电阻R210的另一端接地； 求和运算放大器U5的反向输入端与第三十一电阻R31的另一端、第三十二电阻R32的另一端、第三十三电阻R33的另一端以及第三十四电阻R34的一端连接，第三十四电阻R34的另一端与求和运算放大器U5的输出端以及第三十五电阻R35的一端连接，第十一接地电阻R211的一端与求和运算放大器U5的正向输入端连接，第十一接地电阻R211的另一端接地；第三十五电阻R35的另一端与第三反向器F3的反向输入端以及第三十六电阻R36的一端连接，第三十六电阻R36的另一端与第三反向器F3的输出端以及第六电阻R6的另ー端连接，第十二接地电阻R212的一端与第三反向器F3的正向输入端连接，第十二接地电阻R212的另一端接地；由此构成其反馈电路； 所述的三通道选择反馈电路中，四个比较器BI、B2、B3、B4均为正负双电源供电，当同向输入端信号大于反向输入端信号时，输出为正高电平，反之为负高电平。
专利摘要本实用新型涉及一种基于无饱和随机共振数学模型的含噪声微弱信号检出电路。本实用新型中的前置求和放大电路包括前置求和放大器U1、第一反向器F1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一可变电阻Rv1、第一接地电阻R201、第二接地电阻R202。求和积分电路包括求和运算放大器U2、积分运算放大器U3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三接地电阻R203、第四接地电阻R204、积分器电容C_INTE。三通道选择反馈电路包括比较电路和反馈电路。本实用新型可以将淹没在强噪声中的有用信号增强，使噪声显著减弱，实现从强噪声背景中提取出微弱信号的目的。
文档编号G01R31/00GK202661576SQ20122036538
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者王林泽, 张亮, 赵文礼, 王桥医 申请人:杭州电子科技大学