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功能，由單片機AT89C52完成。主要用于控制整個系統的協調工作，并對測量及人機接口部分的數據進行分析處理。

　　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、單頻點持續時間等參數，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提供參考時鐘，通過對AD9851寫入不同的控制字使AD9851輸出的掃頻信號滿足不同情況的測試要求。

　　AD9851所產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電壓比較器整形為方波，然后送鑒相器，經過低通濾波器取出直流成分，得到被測網絡相移信號，送A/D進行數據采集。本電路采用CD4046鎖相環的異或鑒相器進行鑒相。但是其只能給出相移的大小信息，無法判斷超前與滯后。因此，需要另加一個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現峰值測量，峰值檢波器將被測網絡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，而只采集被測網絡的輸出信號。

　　在系統中采用二極管包絡檢峰法。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系的直流信號，在經過運算放大器CA3140調整比例系數以便于單片機采樣。電路如圖5所示。

　　結語

　　設計了一個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，為用戶攜帶提供了方便。

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