基于單片機(jī)的頻率特性測(cè)試儀設(shè)計(jì)

　　控制及數(shù)據(jù)處理電路要完成邏輯控制、數(shù)據(jù)處理和與人機(jī)接口三個(gè)功能，由單片機(jī)AT89C52完成。主要用于控制整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，并對(duì)測(cè)量及人機(jī)接口部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

　　圖形顯示及接口電路負(fù)責(zé)接收各種指令和顯示測(cè)量結(jié)果，例如，顯示掃頻率信號(hào)所需要的起始頻率、終止頻率、頻率間隔、單頻點(diǎn)持續(xù)時(shí)間等參數(shù)，以及測(cè)量結(jié)果。

　　信號(hào)源電路

　　掃描信號(hào)源框圖如圖2所示。輸出為正弦波形，頻率、幅度可數(shù)控。振蕩電路主要是為AD9851提供參考時(shí)鐘，通過對(duì)AD9851寫入不同的控制字使AD9851輸出的掃頻信號(hào)滿足不同情況的測(cè)試要求。

　　AD9851所產(chǎn)生的信號(hào)直接由器件內(nèi)部的DAC輸出，內(nèi)部不含低通濾波器，故要對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理。

　　相頻特性測(cè)試電路

　　如圖3所示，鑒相電路將輸入和輸出信號(hào)分別通過電壓比較器整形為方波，然后送鑒相器，經(jīng)過低通濾波器取出直流成分，得到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)相移信號(hào)，送A/D進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。本電路采用CD4046鎖相環(huán)的異或鑒相器進(jìn)行鑒相。但是其只能給出相移的大小信息，無法判斷超前與滯后。因此，需要另加一個(gè)相位移極性判別電路。

　　幅頻特性測(cè)試電路

　　如圖4所示，采用有源峰值檢波器實(shí)現(xiàn)峰值測(cè)量，峰值檢波器將被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出信號(hào)的峰值檢出，再送至A/D轉(zhuǎn)換器完成量化。實(shí)際上，由于信號(hào)源的D/A及低通濾波器的特性能保證在100Hz～100kHz范圍內(nèi)的幅值保持不變，所以可以省去一路峰值檢波器及A/D，而只采集被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)。

　　在系統(tǒng)中采用二極管包絡(luò)檢峰法。利用二極管幅度檢測(cè)的方法，得到信號(hào)的正峰值。此法檢測(cè)的信號(hào)范圍小，但精度高，能夠滿足該系統(tǒng)的幅頻特性的測(cè)試要求。因此采用此方案。利用檢波二極管4088對(duì)輸出信號(hào)檢測(cè)，得到與信號(hào)峰值成比例關(guān)系的直流信號(hào)，在經(jīng)過運(yùn)算放大器CA3140調(diào)整比例系數(shù)以便于單片機(jī)采樣。電路如圖5所示。

　　結(jié)語

　　設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)頻率特性測(cè)試儀的成品。該系統(tǒng)基本達(dá)到了全數(shù)字化，這有利于縮小儀器的體積、減輕重量、降低成本，為用戶攜帶提供了方便。

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