文章目錄
- 前言
- 一、頻率特性測驗原理簡介
- 二、檢波電路
- 1.方案介紹
- ①AD835乘法器同步檢波電路+低通濾波+ADC采樣
- ②AD8310峰值檢測電路+ADC采樣
- 三、測驗幅頻特性的時候應該注意的問題
- 1.排除系統自身的例外幅頻特性
- 2.示波器XY模式的調節
- 3.信號源掃頻模式的調節
- 4.軟體掃頻周期的設定
- 四、幅頻特性測驗圖
- 總結
前言
這里先給出另外兩篇訓練總結的鏈接，
信號源部分總結
放大器部分總結
前兩篇主要總結了硬體部分的信號源以及放大器模塊，這一篇就來說說這一題的關鍵部分也是最后一部分----信號采集部分，
因為我們老師對雙絞線的功能進行了削弱，只把它當被測網路處理，故這里不再添加加法器把幅頻信號疊加在一起再通過雙絞線傳輸，
這里給出我們整道題的設計思路框圖，
本組此題原理圖及PCB壓縮包可以點擊此處下載
一、頻率特性測驗原理簡介
頻率特性描述系統的內在特性，與外界因素無關，是一種以頻率為變數描述系統特性的方法，當無法確知電路的詳細結構與元件的詳細引數，該問題就成為了“黑箱”或“灰箱”問題，由于采用頻率特性描述系統時，無需知道網路內部結構與引數，只需知道系統的輸入和輸出，因此頻率特性在工程實踐和科學實驗中都有著廣泛的應用，頻率特性測驗儀通過測量網路的輸入和輸出經計算得出，
假設輸入信號為：
根據傅立葉變換得到：
由于只關心信號的幅頻特性，去其絕對值:
所以，為了能夠充分的檢測到1MHz-40MHz的信號，我們使wo=w1,則w1-w0為一直流，通過低通濾波器后，可以進行高精度的采樣，得到準確的幅度資訊，
二、檢波電路
放大器掃頻經被測網路輸出交流信號，需要將其轉換為直流送AD采集，在此提出兩種不同的檢波方案供讀者選擇，這兩個方案最終都能實作，
1.方案介紹
①AD835乘法器同步檢波電路+低通濾波+ADC采樣
這里給出AD835乘法器模塊圖及芯片手冊
這里給出運算程序，
需要注意的是，這里的A表示的是有效值的峰值，讀者在自己測驗的時候，一定要注意分清有效值、峰峰值與峰值，這里給出兩組我們自己測驗出的資料給大家參考，
在輸入兩路1MHz、1Vrms正弦時，過乘法器與濾波后輸出為2MHz、250mVpp，
在輸入兩路1MHz、1Vpp正弦時，過乘法器與濾波后輸出為2MHz、60mVpp，
除此之外，AD835乘法器模塊自身還帶有大概30mV左右的偏置，需要后續單片機處理掉，
最后單片機再將輸出的信號進行處理，還原成原始幅度資訊即可，
②AD8310峰值檢測電路+ADC采樣
使用集成式對數放大器AD8310搭建對數建波模塊，其回應速度快，并可提供較寬的動態范圍和良好的溫度穩定性能，
使用AD8310對數放大器進行對數檢波，其輸出電平與信號幅度的關系為：
其中，Vout是輸出電平，VY是斜率電壓，VIN是輸入電壓，Vx是截止電壓，根據器件特性與電路設計出Vy與Vx ，只要通過信號源在輸出幅度一定的前提下進行快速線性掃頻，對數檢波輸出電平的快速變化即可反映為幅頻特性曲線，由于示波器依賴捕獲功能來顯示波形，只要在掃頻開始時生成一個脈沖信號觸發示波器開始捕獲，在下一次掃頻開始時重復上述操作，便能截取出一個掃頻周期內穩定的幅頻特性曲線，
三、測驗幅頻特性的時候應該注意的問題
1.排除系統自身的例外幅頻特性
顯然，作為一個能測驗待測網路幅頻特性的裝置，裝置本身不應該有明顯例外的幅頻特性，即在題目要求的1MHz-40MHz頻率范圍內，裝置本身的輸出信號應該與輸入信號的幅頻特性大致相同，
本題中容易造成此類問題的地方主要有：
①自制的濾波器可能會引起信號在1MHz-40MHz的衰級訓增益
②硬體電路各級會引入或大或小的噪聲
③芯片帶寬可能不滿足題目要求
對于例外的頻率點，可以通過軟體補償的方式，也可以通過修改硬體電路的方式，均可達到預期，
2.示波器XY模式的調節
這里給出我隊友寫的示波器XY模式調節的方法
3.信號源掃頻模式的調節
這里給出我隊友寫的信號源設定掃頻模式的辦法
4.軟體掃頻周期的設定
軟體掃頻周期應該設定合理，過長會導致示波器顯示過慢，出現的波形斷斷續續甚至變成點，過短會導致單片機或系統的硬體電路回應速度跟不上，請讀者根據自身情況調整，
四、幅頻特性測驗圖
我們組以自制的以40MHz為截止頻率的三階無源LC低通濾波器作為待測網路，測驗出的幅頻特性曲線如圖：
總結
至此關于此題硬體部分的內容寫的大致完畢了，作為一道高頻題，這題不能通過面包板搭建以及軟體仿真方法來除錯電路，給硬體整體的電路除錯環節帶來了很多麻煩，我們小組也是屢屢碰壁，不過最后也是能做出成品，還是有些感慨的，也歡迎大家來討論，
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