数字控制幅频特性测试仪的技术研究

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摘要:文章以ARM微处理器为核心,采用直接频率合成技术,设计了一种低频高精度的幅频特性测试仪。系统以直接数字频率合成器AD9851作为扫频信号幅频特性;直接数字频率合成;真有效值;模/数转换

0 引言

    电子测量中,我们经常会遇到对扫频范围:10Hz~100kHz;幅值范围:200mV~2V,连续可变;频率间隔:键盘任意设定,实现0~N线形增长;测量精度:小于1%;显示模块:3.2英寸TFT液晶。

3.2 测量结果及分析

    系统设计完成进行测试,主要针对系统的频率及电压指标的测量,并计算各项指标的相对误差。

3.2.1 DDS输出信号精度测试

    由于AD9851输出频率和幅度均程控可调,根据系统要求,只需测试AD9851输出峰峰值为3V左右,频率范围为10Hz~100kHz的正弦波信号的误差。表1给出了使用标准数字示波器的测量结果。从表1中可以看出,测频误差为0,DDS输出达到扫频信号源的精度要求,但在实际操作中,AD9851可输出*高频率可达72MHZ,并且无明显失真。

3.2.2 A/D电压误差测试

    A/D电压误差测试使用数字万用表作为标准,表2记录了电压测试结果。从表2中可以看出,系统AD电压测量相对于万用表测量值*大误差为0.6%,满足系统1%以内的误差要求。

3.2.3 真有效值准确度测试

    利用函数信号发生器输入频率为50Hz,有效值为20mV~2.5V的正弦波信号,然后利用示波器在输出端测量经其转换后的支流电平,可以测量出AD637准确度,其测量结果如表3所示。从表3中可以看出本设计电路的真有效值转换电路误差不超过0.06%,满足题目要求。

3.2.4 AD637频率特性测试

    测量AD637频率特性,是为了测试其是否对被测网络有影响。用函数信号发生器输入有效值为2V、频率为10Hz~10MHz的正弦波信号,然后利用示波器在输出端测量经其转换后的支流电平,测量结果如表4所示。

4 结论

    本文设计了基于ARM的数字控制低频幅频特性测试仪系统,本系统体积较小,选用ARM核心平台是STM32,无需外部扩展EPROM和RAM。另外,由于使用了DDS集成电路产生的扫频信号,所以扫频信号的质量精度高,扫频范围较宽。经过测试,本系统稳定可靠,绘制的幅频特性图与理论一致。此外,软件的操作使用和图形数据的处理非常方便,整个仪器的使用也非常简单,是传统的模拟幅频特性测试仪无法相比的,因此在高校电子实验室有比较高的应用价值。

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