图中所示错误信号的产生原因

Question

该信号是由两个频率相同的信号进过差分放大并滤波后的信号，理论上经过处理后的信号应该是一个正弦波但实际波形如图所示，该波式是后级电路的原因还是采集的两个信号并不是正弦信号。

Answer 1

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1. 关键点分析：
   - 两个频率相同的信号经差分放大和滤波后理论上应得到正弦波，但实际波形异常。需要判断是后级电路问题还是输入的两个信号本身就不是正弦信号导致的。
2. 解决方案：
   - 检查输入信号：
   • 使用频谱分析仪等设备单独对输入的两个信号进行频谱分析，查看其频谱特性。如果频谱显示信号不是标准的正弦波频谱，有杂散成分等，那么很可能是输入信号本身的问题。例如，如果输入信号频谱中除了基频成分外还有明显的谐波成分，就说明输入信号不是纯正的正弦信号。
   • 检查后级电路：
   • 差分放大电路：
   • 检查差分放大器的偏置电压是否正常。偏置电压不合适可能导致信号失真。例如，通过示波器观察差分放大器输入和输出端的直流电平，若偏置电压偏离正常范围，会影响信号的放大和波形。
   • 检查差分放大器的增益是否正确设置。增益过高可能导致信号饱和失真，增益过低则可能使信号幅度不足。可以通过测量输入和输出信号幅度，计算实际增益并与理论值比较。
   • 滤波电路：
   • 检查滤波器的参数是否正确，如截止频率、带宽等。如果滤波器截止频率设置错误，可能会滤除不该滤除的频率成分或者没有完全滤除需要滤除的成分，导致波形异常。
   • 检查滤波器的元件是否正常工作，例如电容是否漏电、电感是否短路等。可以通过万用表等工具测量元件的参数来判断。
3. 多种解决方案的优缺点：
   - 检查输入信号：
   • 优点：能直接确定输入信号是否符合要求，从源头排查问题。
   • 缺点：需要额外的频谱分析设备，成本较高。
   • 检查后级电路：
   • 优点：不需要额外设备，通过常规测试工具如示波器、万用表等即可进行检查。
   • 缺点：排查过程较为繁琐，需要对每个电路环节进行细致检查，可能需要花费较多时间。
4. 总结：
   首先要分别检查输入信号和后级电路。通过频谱分析输入信号确定其是否为纯正正弦信号，同时利用示波器、万用表检查后级差分放大和滤波电路的关键参数及元件是否正常工作，综合判断是输入信号问题还是后级电路导致了波形异常。

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