2 系统设计

2．1 总体设计

在系统总体设计中，音频信号的采样过程非常关键。当音频信号经过一个由运放和电阻组成的匹配网络进行采样时，首先要由量程控制模块对信号进行处理，如果信号电压在100 mV～5 V的范围内选择直通，也就是不对信号进行衰减或者放大控制，则可减少误差。但是，当信号强度太小时，12位的A／D转换器在2．5 V参考电压下的最小分辨率为1 mV左右，这时如果选择直通，其离散化处理的误差将会非常大。因此，当采集到信号后，若发现其强度太小，如在20～250 mV之间，这时就应该将其认定为弱信号，故应对其经过增益放大器放大之后再进行A／D采样。

经过12位A／D转换器ADS7819转换后的数字信号可由32位LPC2148进行FFT变换和处理，以分析其频谱特性和各个频率点的功率值，然后将这些值送到Atmega16进行显示控制。信号由32位LPC2148分析后，可判断其周期性，可由Atme-gal6进行测量，然后在LCD显示屏上显示，其功能框图如图1所示。

2．2 放大电路设计

当信号输入后，首先要根据信号强弱进行放大处理，图2所示是其放大电路原理图。该放大电路通过R1和R2两个电阻和一个高精度仪表运放AD620实现跟随功能，并在进行阻抗匹配后。通过继电器控制来决定是将信号直接送给AD转换还是放大后再进行AD转换。

由于需要对音频信号的频率及其功率进行检测，并且要测量正弦信号的失真度，因此要求在对小信号进行放大时，要尽可能少的引入信号的放大失真。正弦信号的理论计算失真度为0，对引入的信号失真非常灵敏，所以，本设计选择了低噪声、低失真的仪表放大器INA217，以将失真度控制在1 kHz频率之内。

2．3 AD转换电路设计

本系统采用12位AD转换器ADS7819来对信号进行转换，并将转换的数据送往32位控制器进行处理，其转换电路原理图如图3所示。