便携式低频幅频特性测试仪的研制

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1、便携式低频幅频特性测试仪的研制

2、第1...G（jω）称为频率特性，A（ω）是输出信号的幅值与输入信号幅值之比，称为幅频特性。Φ（ω）是输出信号的相角与输入信号的相角之差，称为相频特性。其中，幅频特性是一个网络的重要传输特性，所以，本文只探讨幅频特性参数的测试。　　在实际测量中，用一个随着时间按一定规律，并在一定频率范围内扫动的信号代替以往的固定频率信号，就可以对被测网络进行快速、定性或定量的动态测量，给出被测网络的阻抗特性和传输特性的实时测量结果。测量原理见图1。500)this.style.ouseg(this)">　　本仪器的主要功能和指标如下：扫频范围为1Hz～120kHz；

3、幅值范围为0V～5V连续可变；步长设定为通过键盘可任意设定（1、2、3…n）频率间隔，实现线性增长；显示方式为，选用128×128图形点阵液晶显示模块，显示汉字、字母、数字、图形；参数设定为，通过软、硬件结合，可实现扫频信号频率的上限、下限、步长及显示画面设定；通讯功能为，通过MAX3232C模块进行电平转换，可实现与微机的数据通讯。3　硬件电路　　根据便携式幅频特性测试仪的特点，在设计时主要考虑结构的轻便、省电，输出的测试信号精确、可控，能自动进行数据采集，数据处理准确而快速，以及显示直观等方面。主控采用了Atmel公司的89C52单片机。此系列单片机已有许多成功的应用，技术成熟

4、，片内集成了4K字节EEPROM程序存储器，不需外扩程序存储器，保证了系统运行的稳定性。当测试仪现场完成对被测网络的测试后，数据保存在非易失性存储芯片DS1225（见http：／／．maxim－ic．）中，该芯片为带锂电池的EEPROM，在失电的情况下，可保存数据十年。当需要对数据进行进一步分析、研究时，系统结构框图可通过串口将数据存储器中的数据传输给系统微机，使得测试仪更方便实用。该系统的结构框图见图2。500)this.style.ouseg(this)">3．1　信号发生电路　　具有一个标准的扫频信号是幅频特性测试仪实现准确测试的关键。所以，扫动的正弦信号采用频率合成的方式产

5、生，其频率的稳定度可达到10－8，并且容易实现自动扫频功能。其硬件电路的组成见图3。　　首先采用CD4060芯片及晶振产生一个基准频率fi（fi＝128Hz），作为二进制加计数器HC4520的计数脉冲，HC4520的输出作为2764的地址信号，由2764数据输出端输出已存储的数据。这样，每经过128Hz就从2764的数据端输出一个由128点组成的、频率为1Hz的数字正弦波。再经过DAC0832芯片数／模转换后得到一个波形完美、频率稳定的模拟正弦波。当fi经过集成锁相环CD4046及可编程分频器8253组成的电路倍频后，就会得到fo（fo＝N×fi），N为分频系数。当fo的频率超过1

6、MHz时，应换用74HC4046高速锁相环，最终得到一系列连续可变的模拟正弦波，即扫频信号。为了适合对无源和有源网络的分别测试，幅度控制电路将P0口送出的00H～0FFH数字量经U2数／模转换后，输出0V～5V程控电压，用此电压作为U1－DAC0832的基准电压，来实现扫频信号的幅度调节。单片微处理器仅需由P0口分别送出扫频信号的分频值和幅度值，信号的产生均由硬件完成，这样，CPU可有更多时间去对采集的数据进行处理，以及实现对被测网络幅频特性曲线的显示功能等。500)this.style.ouseg(this)">3．2　数据采集和处理电路　　被测网络的输出信号经过真有效值转换芯片

7、转换后，接到A／D转换芯片ADC0809的输入端，转换后的数据由P0口送入微处理器，进行数据的计算、存储、显示。AD637（见中国电子资源网http：／／．chinadz．）是高精度单片TRMS／DC转换器，可以计算各种复杂波形的真有效值，其误差低、频带宽（可达8MHz）。但AD637的输入阻抗低（仅为8kΩ），所以，输入端应采用一级跟随器进行阻抗变换。数据读入后按顺序存入数据存储器DS1225中保存。存储器的内容是经过有效值转换及A／D转换后的数据（00H～FFH），而存储器的地址就代表存储数据的频率值。3．3　数据存储及显示电路　　设计时考虑到便携式测试仪需要省电这一特点，应该

8、在现场测试完后就将电源关掉。以后，为了能对采集数据进行进一步的分析和研究，数据应具有掉电保存功能。所以，存储器选用了非易失性的存储器。通过比较测试，选用了Dallas公司的DSl225芯片，其内部有锂电池，能对存储器供电，存储容量为8K字节。这样既可解决掉电存储问题，又能保存对一个被测网络所采集的所有数据。　　显示器采用图形点阵液晶模块——亚世光公司的YM128128－01，共有横坐标128点，纵坐标128点，组成128×128的点阵显示屏。从数据存储器中取出的数据经