STC89C54单片机PSD的光点移动量测量系统的研究(8)
为了防止高频信号对测试结果的干扰，需要加入低通滤波电路。无源滤波电路的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，带负载后，通带放大倍数的数值减小，通带截止频率升高。一阶电路的过渡带较宽，幅频特性的最大衰减斜率仅为-20dB/十倍频。增加RC环节，可加大衰减斜率。如图4.4所示为简单的二阶低通滤波电路。
图4.4 低通滤波电路
其通带放大倍数与一阶电路相同，有公式 (4.1)
令 ， ，R和C可取适当的值，令上限频率 为100Hz。本课题中R取1.6kΩ，C取1uF。此处运算放大器U10构成了同相比例电压放大器，有较强的带负载能力。
4.1.4 加减法电路
在4.1.2中得到移动量 ，为了计算出 和V2-V1的值，需要设计相应的加法电路与减法电路，仿真电路如图4.5所示。
图4.5 加法减法电路
上方运算放大器U5构成了减法电路，考虑到 和 很接近时减法输出值太小，可能会影响后续电路处理，于是将减法输出放大100倍，输出100（V2-V1）。下方运算放大器U6构成了加法电路，输出-( ）。
4.1.5 判向电路
干涉条纹的移动量和移动方向的测试对抗振补偿信号有决定性的作用。下面主要介绍干涉条纹移动方向的测试过程。本次课题需要设定初始状态，先让亮条纹的光强中心处在PSD的几何中心处，即初始V2-V1为零。系统默认左边为 ，右边为 。若条纹往左移动， 增大， 减小，输出V2-V1为正；若条纹往右移动， 减小， 增大，输出V2-V1为负。通过运算放大器放大后再接稳压管稳压，使输出保持在±5V左右，后续可以接指示灯使结果更为直观。图4.6是仿真电路图。若X2灯亮则表明条纹往左移，X1灯亮则条纹往右移。