更好、更快的開(kāi)環(huán)增益測試方法

　　利用對數放大器的25 mV/dB的轉換增益：
　(10)
　　利用等式1，并使用兩個(gè)AD8307對數放大器來(lái)測量輸出和輸入，再計算出兩者之差，就是一種非常容易的增益測試方法。
　(11)
　　AD8307固有的0 dB輸出大約為2.0 V。但是，當把輸出計算為兩個(gè)對數放大器輸出之間的差值時(shí)，這些(在校準時(shí)的)常量就會(huì )從等式中消除。

　　有許多種方法得到這個(gè)差值，從使用非常方便的儀表放大器，比如AD625 或AD627，到使用分離的多運放的方法，或者在轉換成數字量之后使用軟件的方法，這里可以使用AD7994多通道ADC。如果想得到最好的精度，設計者必須進(jìn)行校準，以消除器件之間的增益和失調誤差。在A(yíng)nalog Devices網(wǎng)站上給出的技術(shù)說(shuō)明書(shū)提供了這些信息，同時(shí)還給出與頻率相關(guān)問(wèn)題的極好的提示。

　　上面提到的AD5932直接數字頻率合成器是一種簡(jiǎn)單的、可編程的和數字控制的波形發(fā)生器。用戶(hù)只要使用幾個(gè)簡(jiǎn)單的命令就可以生成各種正弦波，比如，構成一個(gè)完整的頻率和相位特性曲線(xiàn)。雖然AD5932沒(méi)有I2C接口，但一個(gè)連接在I2C總線(xiàn)上的GPIO器件可以執行位操作，以模仿所需的接口功能。在配置完成之后，只要對GPIO器件執行一次寫(xiě)操作，就可以使輸出頻率遞增。

　　AD5932的輸出峰峰值是580 mV，當把這樣一個(gè)數值用作開(kāi)環(huán)增益測量的輸入時(shí)，在大多數情況下是太大了。所需的衰減取決于在增益測量時(shí)被測器件達到規定的輸出電壓所需的恰當的輸入電平。如果輸入信號太大，那么，輸出將會(huì )失真，甚至于被鉗位，因而得出錯誤的測量結果。如果信號太小，那么，失調誤差和噪聲將會(huì )占據輸出波形中的主要成分，因而產(chǎn)生問(wèn)題。一個(gè)典型的信號是從10 mV開(kāi)始，然后增加幅度以產(chǎn)生規定的器件輸出值，或者使輸出增加到不產(chǎn)生鉗位或失真的可能最大值，因為失真是會(huì )引起測量誤差的。

　　在把各個(gè)電路模塊如圖4那樣連接起來(lái)之后，你就可以驗證(或校準)它的性能，首先使用一個(gè)單位增益放大器，然后使用一個(gè)增益等于10的放大器，來(lái)代替被測器件。圖5是一個(gè)測試實(shí)例，它表示了單位增益和增益等于10，實(shí)際上大約高出1 dB，而變化范圍很好地保持在±1 dB以?xún)取?br /> 　
圖5  為了驗證性能而進(jìn)行增益校準數據的實(shí)例?？梢钥闯?，當設置為20dB時(shí)的未校準超額增益為+1 dB。
　
圖6 波特圖的數據中包含了新 (藍色)數據和舊 (綠色)數據。圖中可以看出傳統系統中的“采樣噪聲”。

　　作為另一個(gè)例子，一旦我們對這一技術(shù)有信心之后，我們就可以對一個(gè)已知特性的樣品器件進(jìn)行測試。圖6是一個(gè)典型的結果，重疊于前面采集到的數據之上，以驗證這個(gè)方法與已經(jīng)描述過(guò)的那個(gè)方法的測試精度。測試的結果顯示了一個(gè)大約±0.5 dB的誤差，表明新系統具有相同的測試性能，但具有低得多的噪聲和更快的穩定時(shí)間。

設備

　　1.National Instruments 公司的Cardbus GPIB適配器
　　2.Tektronix TDS3032B，帶有GPIB接口
　　3.Tektronix AFG320，帶有GPIB接口

　　相關(guān)性看來(lái)很好，而且看不出在以前方法中很大的偏離。完成每一次測試所用的時(shí)間在35秒以?xún)?，這幾乎是6000%的改善。除此之外，這個(gè)設計的簡(jiǎn)單性可以使它容易地用于嵌入式系統，因為大部分的數學(xué)運算是用對數放大器完成的。一個(gè)聰明的設計者也可以構成一個(gè)相位測量設備，從而把這個(gè)系統變換成一個(gè)真正的波特圖繪圖儀。此外，對于高頻應用，有一個(gè)解決方案，就是使用實(shí)現增益與相位測量的單片AD8302對數放大器。