基于pci总线的微弱信号采集模块的设计 文献综述
摘要：“微弱信号”不仅意味着信号的幅度小，主要指的是被强噪声淹没的信号。为了检测被背景噪声覆盖的微弱信号，人们进行了长期的研究工作，采用电子学、信息论、计算机及物理学、数学的方法，分析噪声产生的原因与规律，研究被测信号的特点、相关性及噪声的统计特性，以寻找出从背景噪声中检测出有用信号的方法。为了达到这样的目的，必须研究微弱信号检测理论、方法和设备。本基于pci总线的微弱信号采集模块的硬件设计和上位机软件设计，对相关文献进行整理。
关键字：微弱信号 PCI总线 FPGA 数据采集
1 背景
随着微电子技术的广泛普及，计算机技术的快速发展，现场信息实时采集系统的性能越来越受到大量关注。从测试系统和科研领域产生的动态信息中提取有用的数据进行现场实时采集并存储显得尤为重要。PCI总线数据具有传输速度快、高可靠性的优势，近年来，DSP、FPGA 技术的研发均有跨越式发展。对于微弱量的测量，一般都是通过相应的传感器将其转换为微电流或低电压，再经放大器放大其幅度达到预期被测量的大小。但是由于被测量的信号微弱,传感器的本底噪声、放大电路固有噪声以及外界的干扰噪声往往比有用信号的幅度大得多,放大被测信号的过程同时也放大了噪声,因此只靠放大是不能把微弱信号检测出来的。
2 国内外的相关研究
就相关文献而言，我认为系统总体框架都可以简化为模拟部分和数字部分。下图是我画的系统框图，粉色部分为模拟部分，蓝色部分为数字部分，其中FPGA会对数字部分进行控制，实现由模拟信号转换为数字信号再传输至上位机的功能。
首先，我们对微弱信号进行分析。文献[3]中进行红外光电检测时，传感器输出的信号很微弱,输出的电压信号是mu;V级，电流信号是mA甚至pA级,并且伴随噪声。文献[1]采集的微弱信号为脑电信号，其电压幅度也仅有数微伏到数百微伏，频率在一百赫兹以下，文献[2]提出，当信噪比小于1，信号会被噪声淹没，即广义上的“微弱信号”。同时他提出，基于微弱信号检测原理，改善信噪比需要信号处理系统的噪声等效带宽做得很小,就可以将信号或信号携带的信息从噪声中提取出来。文献[4]提出，针对不同的噪声，可以分析它们各自的特征和统计规律，同时分析微弱信号和噪声间的差异，从而找到合适的办法从噪声中将有效信号分离出来。该文献主要分析的是对白噪声抑制的探索。
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