模拟开关和继电器都可以控制通道的选择。模拟开关的作用就是用在模拟信号的传输路径切换电路中，开关在电路中起接通信号和断开信号的作用。最常见的可控开关是继电器，当驱动继电器的电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断井电路。CMOS模拟开关是半导体器件，它不像继电器那样可以用在大电流、大电压的场合，当输入信号过低或者过高时，MOSFET处于反向偏量，当电压达到一定值时（超过限制0.3 V），开关无法正常工作，因此模拟开关只适用于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。模拟开关的导通电阻随输入信号的变化而变化，对信号有一定的影响。继电器寿命高、灵敏度高、转换速度快、电磁干扰小，故本系统使用继电器进行通道切换。
1.6 检波方案的设计
常见的检波方法主要有两种：峰值检波和有效值检波。基本的峰值检波电路由二极管电路和电压跟随器组成，当输入电压正半周导通时，检波管导通，对电容充电。选择适当的电容值，使得电容充电速度大于放电速度，这样电容两端的电压可以保持在最大电压处从而实现峰值检波。峰值检波能检测的信号频率范圈很宽，被检测信号频率低时检波的纹波较大，且二极管是非线性元件，当交流电压较小时，检测的直流电压偏离其峰值较多。而采用有效值检波不仅可以直接测得各种波形的真实有效值，而且测量精度高。
2 系统整体方案设计
本系统用FPGA产生方波，分频后用八阶椭圆低通开关电容滤波器MAX297初步滤波，然后用三阶低通巴特沃斯滤波器进一步滤波。分频滤波后即可得到10 kHz、30 kHz、50 kHz的正弦波。可通过按键选择波形和合成阶数。通过RC移相网络使得信号产生确定的相位差，根据方波三角波各次谐波组成关系，把各次谐波叠加，即可得到近似方波和三角波。各次谐波信号依次经过峰值检波电路处理后送入单片机，单片机对分频滤波后的信号采样，经过一系列处理后，将峰值用LCD显示。系统框图如1所示。
图1 系统框图
3 系统硬件电路设计
3.1 整个系统中电源的去耦问题
在整个系统中会用到很多的运算放大器芯片。一般来说，运算放大器的供电电源端应连接去耦电容（对交流放大器尤其需要），以消除信号电流通过电源内阻给电路带来的影响。运算放大器的性能不同，其去耦电容的容量也有所不同。对于低速运算放大器，一般在紧靠运放供电端与电源地之间接容量为0.1μF的电容就可以了，但是对于高速运算放大器，应当在紧靠运放的供电端与电源地之间用容量为10μF和容量为0.01μF的电容器并联连接。整个系统中所有的运算放大器都做了去耦处理，只是画图中为简单起见，省略了去耦电容。
除此之外，运算放大器的地线连接也有讲究，对于小功率运放而言，地线连接无特殊要求，但对于较大功率的运算放大器，地线连接相当重要。总的原则是地线应短而粗并且在同一点连接。本系统中数字地模拟地共存，因此设计时将所有模拟地和数字地分别连接，最后电路中的模拟地和数字地与电源地一点汇集。
3.2 滤波电路
图2、图3中两个低通滤波器都是三阶巴特沃斯低通滤波器。有源滤波器适应在低频段（<100 kHz）的滤波，当频率较低时，若用无源滤波，电容、电感的元件值及体积都会很大，大电容电感不易获得，且误差较大，而有源滤波器则可以依靠运放在低频段的诸多优势（尤其是低噪声运放）达到很好的滤波效果。10 kHz、30 kHz、50 kHz信号经八阶椭圆开关电容滤波器滤波后，10 kHz、30 kHz、50 kHz信号再分别用理论截止频率为20kHz、35 kHz、55 kHz的低通滤波器滤波，理论值与实际截止频率有一定的偏差，为防止有用信号落在通频带之外，理论截止频率没有按照严格的10kHz和30kHz。
