《精通LabVIEW程序设计》一书的课件第9章LabVIEW在模拟电子中的应用

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1、《精通LabVIEW程序设计》一书随书课件清华大学张桐2009.19.1概述9.2基于声卡的常用虚拟仪器9.3元件伏安特性的测量9.4电路频率响应的测量第9章LabVIEW在模拟电子中的应用内容提要主要讲述LabVIEW在模拟电子技术中的应用主要内容在模拟电子中常见实验的设计以及分析方面，结合实例对LabVIEW在模拟电子中的应用方法进行介绍。主要包括基于声卡的常用虚拟仪器、元件伏安特性的测量、电路频率响应的测量等内容。通过本章的学习，学习目的读者应能够自行独立设计基于LabVIEW的常见模拟电子实验，并能够结合理

2、论对实验结果做出分析。9.1概述电路实验装置：实验所需的硬件电路，可制作成为通用实验台形式。多功能数据采集卡：具有模拟输入输出、数字输入输出等功能。PC机：其中的软件部分可以使用各种虚拟仪器工具开发，其中LabVIEW最为常用和易用，特别是LabVIEW配合NI-DAQ驱动程序，能够支持大部分的主流数据采集卡，并提供封装良好的VI支持数据采集过程。图9-1模拟电子实验平台9.2基于声卡的常用虚拟仪器为了便于实现，这一节中的数据采集卡都是使用PC机中的普通声卡代替的。声卡是在外界模拟信号量（多为电压）与计算机内部数字

3、信号量之间进行互相转换的一种板卡，信号处理频率范围在音频范围内。9.2.1与声卡有关的子VI库在函数选板“编程→图形与声音→声音”下，分别有三个子VI库。输入：集中了与声音采集相关的VI；输出：集中了与声音播放相关的VI；文件：集中了与声音文件读写相关的VI。图9-2声音输入VI库图9-3声音输出VI库图9-4声音文件VI库9.2.2基于声卡构造的实验举例例9-1构造多功能信号发生器实例可产生如下类型的信号。正弦波：可设定频率、幅度、偏移量等；方波：可设定频率、幅度、偏移量等；锯齿波：可设定频率、幅度、偏移量等；三

4、角波：可设定频率、幅度、偏移量等；高斯白噪声：可设定噪声的标准差；叠加的正弦波（即多个正弦波的叠加）：可设定每个正弦波的频率、幅度、相位等；自定义公式的波形：自由编写波形表达式，产生任意形式的波形。实验举例（续）构造单通道示波器实例能够从声卡输入通道实时采集波形，并显示在波形图上，且要求波形的常用显示参数可调，包括横轴精度、纵轴精度等。9.3元件伏安特性的测量对元件伏安特性进行测量，最直接的传统测量方法是用电压表测量元件电压，用电流表测量元件电流。然后根据数据，以电压为横轴，以电流为纵轴，绘出伏安特性曲线，这种测量

5、方法也叫伏安法，是电子电路实验中研究元件特性的最常用方法之一。实际上使用基于LabVIEW和数据采集的虚拟仪器技术也可以代替传统的伏安特性测量方法，而且具有速度快、准确度高、便于分析和保存数据等突出优点。普通二极管伏安特性的测量实例在LabVIEW中编写数据采集和计算程序，具体步骤为：新建空白VI，使用DAQAssistant创建一个模拟输出任务，包含一个虚拟通道，使用数据采集卡的第一个模拟输出通道Dev1/ai0为物理通道。使用三角波形VI（TriangleWaveform.vi）经过适当的参数配置生成激励信号，

6、并连接。再使用DAQAssistant创建一个模拟输入任务，包含两个虚拟通道，分别为电压采集和电流采集。对采集任务DAQExpressVI的输出参数“data”作处理，将采集到的电流和电压数据用XY图显示。图9-14“普通二极管伏安特性的测量.vi”的程序框图图9-15“普通二极管伏安特性的测量.vi”的程序前面板9.4电路频率响应的测量扫频仪设计实例：基于虚拟仪器的扫频仪的基本原理和工作步骤为：按照指定参数（如扫频方式、时长、起止频率等），计算出扫频信号数据；从模拟输出通道输出扫频信号波形，加载在电路激励点上；同

7、时从模拟输入通道采集电路输出点的信号波形；将采集所得信号与输出信号作分析，计算并绘制出频率响应曲线。扫频仪设计实例（续）具体步骤：1、搭建前面板界面使用一个选项卡控件的两页分别作为“扫频参数设置”和“数据采集与分析”的交互界面。2、扫频信号参数配置及生成专门新建一个子VI“生成扫频信号.vi”来实现计算并生成扫频信号的过程。3、声卡的播放和采集（模拟输出和模拟输入）用户单击了“测试”按钮后系统应使用声卡播放扫频信号，加载到待测电路的输入端，同时在待测电路的输出端采集信号。4、数据分析成功采集到待测电路的响应信号波形

8、数据后，下面的工作是对其进行处理和分析，最终目的是绘出正确的频率响应曲线。这部分的数据分析工作可以分为如下几步进行：信号头识别截取有效信号计算频率响应实验结果图9-19扫频参数配置页面图9-20数据采集与分析页面习题与思考