基于單片機的頻率特性測試儀設計

　　控制及數據處理電路要完成邏輯控制、數據處理和與人機接口三個(gè)功能，由單片機AT89C52完成。主要用于控制整個(gè)系統的協(xié)調工作，并對測量及人機接口部分的數據進(jìn)行分析處理。

　　圖形顯示及接口電路負責接收各種指令和顯示測量結果，例如，顯示掃頻率信號所需要的起始頻率、終止頻率、頻率間隔、單頻點(diǎn)持續時(shí)間等參數，以及測量結果。

　　信號源電路

　　掃描信號源框圖如圖2所示。輸出為正弦波形，頻率、幅度可數控。振蕩電路主要是為AD9851提供參考時(shí)鐘，通過(guò)對AD9851寫(xiě)入不同的控制字使AD9851輸出的掃頻信號滿(mǎn)足不同情況的測試要求。

　　AD9851所產(chǎn)生的信號直接由器件內部的DAC輸出，內部不含低通濾波器，故要對其輸出信號進(jìn)行濾波處理。

　　相頻特性測試電路

　　如圖3所示，鑒相電路將輸入和輸出信號分別通過(guò)電壓比較器整形為方波，然后送鑒相器，經(jīng)過(guò)低通濾波器取出直流成分，得到被測網(wǎng)絡(luò )相移信號，送A/D進(jìn)行數據采集。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(wú)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。

　　幅頻特性測試電路

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

　　在系統中采用二極管包絡(luò )檢峰法。利用二極管幅度檢測的方法，得到信號的正峰值。此法檢測的信號范圍小，但精度高，能夠滿(mǎn)足該系統的幅頻特性的測試要求。因此采用此方案。利用檢波二極管4088對輸出信號檢測，得到與信號峰值成比例關(guān)系的直流信號，在經(jīng)過(guò)運算放大器CA3140調整比例系數以便于單片機采樣。電路如圖5所示。

　　結語(yǔ)

　　設計了一個(gè)基于單片機頻率特性測試儀的成品。該系統基本達到了全數字化，這有利于縮小儀器的體積、減輕重量、降低成本，為用戶(hù)攜帶提供了方便。

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