脉冲信号参数测试仪.ppt

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1、2012年广西区大学生电子设计竞赛第一阶段比赛题目讲解黄新2012.05.12脉冲信号参数测试仪一、任务设计制作一个脉冲信号测试仪，可以测量脉冲信号的幅值、频率、周期、占空比、上升和下降时间等参数。23二、要求1.基本功能（1）脉冲信号幅值范围为：0.2VP～5VP，测量精度≤±2%；（2）脉冲信号频率范围为：1Hz～100KHz；频率测量精度≤±0.1%，周期测量精度≤±0.1%（3）占空比测量范围为：10％～90％，测量误差≤10％；（4）比较电平设置范围：0.2V～5V，步进小于0.2V；（5）上升时间和下降时间测量范围为1us～1ms，测量误差≤

2、1us；42.发挥部分（1）脉冲信号频率范围为：1Hz～500KHz；频率测量精度≤±0.01%，周期测量精度≤±0.01%；（2）占空比测量范围为：5％～95％，测量误差≤5％；（3）上升时间和下降时间测量范围为20ns～1ms，测量误差≤20ns；（4）其它。5三、脉冲信号参数测量原理3.1脉冲参数（1）脉冲信号幅度Vm（2）脉冲信号频率f，周期T，脉冲宽度tw；（3）脉冲信号占空比q＝tw/T；（4）脉冲信号上升时间tr，下降时间tf。63.2脉冲幅度测量方法3.2.1峰值检波法输入脉冲信号为单极性信号，可利用峰值检波器检测输入脉冲信号的峰值，然后

3、利用A/D测量峰值从而得到脉冲信号的幅度，对脉冲波形该方法会造成幅度误差，对题目给定的单极性三角波，可直接将峰值作为脉冲幅度。73.2.2脉冲幅度比较法预置比较电平，当比较器输出低电平时，说明脉冲信号幅度大于比较电平，按一定步进增加比较电平，直至比较器输出高电平，此时比较电平为脉冲信号的峰值。83.2.3高速A/D采集被测信号频率为1Hz～500KHz，一个周期采集10个点，至少需要500KHz×10＝5MHz的采样率。（1）被测信号为脉冲信号在峰值点开始连续采集2M＋1个点，通过计算2M＋1个点的算术平均值获得被测脉冲信号的幅度顶值（即单极性信号的幅度

4、值）（2）被测信号为三角波至少采集半个周期以上数据点，极大值与极小值的差即为三角波的幅度93.3脉宽及上升和下降时间测量原理103.4占空比测量原理113.5频率测量原理（1）直接测频根据频率的定义，若某一信号在T秒时间内重复变化了N次，则该信号的频率12（2）直接测周13（3）中界频率14fx>fM采用测频fx

5、最大输入电压<5.0V，最好再设计2倍的输入衰减电路。204.3高速比较器基本部分：脉冲信号频率1Hz～100KHz，最小周期为10us发挥部分：脉冲信号频率1Hz～500KHz，最小周期为2us信号周期至少为比较器响应时间的2倍以上，因此比较器响应时间<1us21比较器型号LT1715－采用独立输入/输出电源的4ns响应时间、150MHz双通道比较器LM393－2通道，1.3us延时LM319－2通道，80ns响应时间ADI模拟器件公司比较器产品选型指南224.4ADC转换电路（1）ADC位数已知脉冲信号为单极性0.2Vp～5.0Vp，幅度测量精度≤±

6、2%；±2%×0.2Vp＝±0.004V，5.0/0.004=1250<212，A/D转换器位数12位（2）参考电压源应采用基准电压源23（3）转换速度1）采用峰值检波方式：AD测量值为直流信号一般ADC均可满足要求；2）采用高速ADC采样方式：基本部分：1Hz～100KHzfs＝10fimax＝1000KHz发挥部分：1Hz～500KHzfs＝10fimax＝5MHz24（4）ADC型号ADC0809：60us（1MHz时钟）8位AD574：35us12位ADC0832：20us8位ADS7950：0.8us12位ADS802：0.1us12位并行接口

7、ADS7883：3MSPS12位SPI接口254.5比较电平设置比较器电平设置通过D/A转换器实现，电平范围为0～5.0V，共两个通道。（1）DAC位数当输入被测脉冲幅度为0.2Vp时，最小比较电平为10％×0.2Vp＝0.02V，则5/0.02=250，至少需要8位DAC。（2）DAC速度要求不高26（3）主要DAC型号TLV56268位1us2路DAC，SPI接口，电压输出DAC55748位8us4路DAC，I2C接口，电压输出LTC26318位3.2us1路DAC，I2C接口，电压输出AD53378位6us2路DAC，I2C接口，电压输出274.6

8、显示电路该题目主要显示脉冲幅度，上升和下降时间，脉冲宽度，频率，周期，占空比等信