頻率特性1

1、1引言在電路測試中。常常需要測試頻率特性。電路的頻率特性體現(xiàn)了放大器的放大性能與輸入信號頻率之間的關(guān)系。頻率特性測試儀是顯示被測電路幅頻、相頻特性曲線的測量儀器。在此，采用集成的直接數(shù)字合成器(DDS)AD985l，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)及外圍測量電路設(shè)計了一個頻率特性測試儀。2系統(tǒng)總體設(shè)計方案圖1給出該測試儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。它主要包括控制及運(yùn)算模塊、測量電路模塊、顯示模塊、信號源模塊等?？紤]到該系統(tǒng)不僅需要運(yùn)算，而且還需要必要的

2、數(shù)字控制電路，因此控制及運(yùn)算模塊選用了單片機(jī)與FPGA相結(jié)合方式。由于DDS采用了相位累加合成技術(shù)，在數(shù)字域中實(shí)現(xiàn)頻率合成可以輸出高精度與高純度的頻率信號，不僅頻率范圍大，精度高，控制性好，易于實(shí)現(xiàn)，而且避免采用單片函數(shù)發(fā)生器作為信號源時，外接電容電阻對頻率的影響，其速度也比采用數(shù)字鎖相環(huán)(PLL)頻率合成技術(shù)快。因此，根據(jù)系統(tǒng)所需信號源的頻帶及頻率分辨率等參數(shù)的要求，采用集成DDS器件作為信號源。AD985l是ADI公司推出的基于先進(jìn)

3、CMOS技術(shù)的高集成度DDS，在外接參考頻率源時，它能產(chǎn)生頻譜純凈、頻率和相位都可控且高穩(wěn)定度的正弦波，具有即時頻率轉(zhuǎn)換，控制靈活，體積小，成本低，功耗小等優(yōu)點(diǎn)。AD985l的最高晶體振蕩器為180MHz，具有32位頻率分辨率。通過將相位量轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖量，再測量數(shù)字脈沖的占空比反映相位差的方法選擇測量方式。該方法測量精度要比采用波形分析法高，比采用相位一電壓轉(zhuǎn)換法占用存儲空間小，電路較簡單，可使測量精度和占用空間得到平衡。在幅度測量時

4、，所用測試信號源輸出為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，所以有效值與幅值之間存在簡單的線性關(guān)系。利用該線性關(guān)系，可將測量的有效值轉(zhuǎn)化為幅值。這種方法只需在有效值檢波器件的外圍添加適當(dāng)?shù)碾娮?、電容即可?shí)現(xiàn)，且電路簡單。檢波器件采用AD637，當(dāng)測量信號的峰值系數(shù)高達(dá)10時，附加誤差僅為1％，且頻帶較寬。3硬件電路設(shè)計31信號源電路設(shè)計4系統(tǒng)軟件設(shè)計圖6給出具體系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖。它主要包含初始化、鍵盤處理及掃頻等。41AD9851初始化輸出AD9851的輸出頻