基于AD9854和FPGA的頻率特性測試儀

作者：孫緒望高子航李登時(shí)間：2015-03-26 來源：電子產(chǎn)品世界

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編者按：　　摘要：基于零中頻正交解調(diào)原理的頻率特性測試儀，用于檢測被測網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性。系統(tǒng)采用集成數(shù)字直接頻率合成器AD9854產(chǎn)生雙路恒幅正交余弦信號，作為掃頻信號源，以FPGA為控制核心和運(yùn)算平臺，結(jié)合濾波器、放大器、混頻器及ADC電路，實(shí)現(xiàn)對雙端口網(wǎng)絡(luò)在1-40MHz頻率范圍內(nèi)頻率特性的點(diǎn)頻和掃頻測量，并在LCD屏上實(shí)時(shí)顯示相頻特性曲線和幅頻特性曲線。　　引言　　AD9854數(shù)字合成器是高度集成的器件，它采用先進(jìn)的DDS技術(shù)，片內(nèi)整合了兩路高速、高性能正交D/A轉(zhuǎn)換器，在高穩(wěn)定度時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)

　　2.3 混頻器

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/271655.htm

　　混頻器選用AD835，AD835是ADI公司生產(chǎn)的一款電壓輸出四象乘法器，噪聲系數(shù)為50nV/√Hz ，-3dB輸出帶寬為250MHz。輸入信號滿量程為±1V，低阻抗輸出電壓最高可達(dá)±2.5V。AD835具有出眾的速度性能，小信號上升時(shí)間為1ns。信號由運(yùn)放OPA847緩沖放大后輸入乘法器AD835，輸出信號由RC濾波后得到直流分量由低噪聲低失調(diào)運(yùn)放OPA277放大輸出。單路混頻電路如圖3所示。

　　2.4 低通濾波器

　　混頻器的輸出信號包含一個(gè)高頻信號和一個(gè)直流信號分量，因此一個(gè)簡單的RC低通濾波器就可以達(dá)到濾除高頻信號保留直流分量的效果。設(shè)計(jì)的濾波器截止頻率為1kHz，后接一級直流放大器，將信號放大至合適大小，以便提高ADC的采集精度。

　　2.5 ADC設(shè)計(jì)

　　AD采集的信號為雙極性，且信號幅度跨度大，這對ADC精度要求較高。系統(tǒng)選用16位ADS7813實(shí)現(xiàn)。ADS7813是串行AD，其SINAD=85dB，ENOB(有效位)=(SINAD-1.76)/6.02 ，計(jì)算得有效位為13.8，適合精確測量直流電壓，在選擇測量范圍為±3.333V時(shí)，理論上精度為0.4mV。驅(qū)動(dòng)ADS7813的運(yùn)放為OPA277，其帶內(nèi)電壓噪聲為8nV/√Hz ，噪聲比較小，不會降低AD的測量精度。ADS7813是SAR型ADC，在采樣瞬間有一個(gè)很大的電荷注入，會對前級運(yùn)放造成影響，導(dǎo)致輸出不穩(wěn)。為避免影響，可在運(yùn)放與AD之間加入一個(gè)RC節(jié)，AD采樣期間，電容可以保持信號穩(wěn)定，電阻可以隔離運(yùn)放與后級電容。電路如圖4所示。

　　2.6 待測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)RLC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，中心頻率為20MHz，有載品質(zhì)因數(shù)為4。如圖3所示，回路電流為