CN113109695A - 一种简易电路特性测试仪 - Google Patents

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田瑞
苗新法
王秀华
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Lanzhou Jiaotong University
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Abstract

本发明公开了一种简易电路特性测试仪，属于电路故障检测技术领域。包括MCU主控制器、保护电路、显示电路、A/D采集电路、放大电路、分压电路、信号发生电路、被测电路、负载，所述MCU主控制器的输入端分别与保护电路、显示电路及A/D采集电路的输出端连接，所述A/D采集电路的输入端分别与放大电路和负载的输出端连接，所述放大电路的输入端与分压电路的输出端连接，所述分压电路的输入端与信号发生电路的输出端连接，所述被测电路的输入端分别与分压电路及负载的输出端连接。本发明电路结构简单、成本低、易实现，电路稳定、干扰小以及功耗低，便于推广使用。

Description

一种简易电路特性测试仪
技术领域
本发明涉及电路故障检测技术领域，具体为一种简易电路特性测试仪。
背景技术
随着我国科学技术的发展，电气设备也越来越先进，电路的复杂程度越来越高较多，一旦出现故障，维修起来会比较困难，没有专业的电路维修知识是无法进行维修的，而且维修效率比较低下。在电气设备的维修中，当用专业的电路特性测试仪来进行电路故障检测，可以提高维修效率。电路特性测试仪对于专业的电气维修技术人员来说越来越重要，尤其是在当前我国电气设备原理越来越复杂的背景下，通过使用电路特性测试仪，可以提高维修质量和维修效果，最终实现电路维修技术的良好发展。通过使用电路维修测试仪器能对电路进行相应的分析处理，快速精确找出电路中存在的问题，从而提高维修质量，提高电路维修测试仪的应用范围。正是基于上述需求，高效的维修质量和维修效果且适用于各种不同技术人员的简易电路特性测试仪应运而生。在科学技术迅猛发展的今天，人类对复杂电路维修的要求越来越高，需要更专业的技术知识进行分析，所以在未来简易电路特性测试仪必将拥有广阔的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于为了测量特定放大器电路的特性，以及判断该放大器由于元件变化而引起的故障或是电路特性变化，提供一种简易电路特性测试仪。
本发明采用的技术方案如下：
一种简易电路特性测试仪，包括MCU主控制器、保护电路、显示电路、A/D采集电路、放大电路、分压电路、信号发生电路、被测电路、负载，所述MCU主控制器的输入端分别与保护电路、显示电路及A/D采集电路的输出端连接，所述A/D采集电路的输入端分别与放大电路和负载的输出端连接，所述放大电路的输入端与分压电路的输出端连接，所述分压电路的输入端与信号发生电路的输出端连接，所述被测电路的输入端分别与分压电路及负载的输出端连接。
所述MCU主控制器使用STC8A8K64S4A12单片机，此单片机为51内核高速1T处理器，内置12bit高精度高速ADC，内置大容量Flash和EEPROM，I/O有多种操作模式。
所述放大电路为晶体管共射极单管放大电路。
所述信号发生电路为DDS芯片AD9852，所述AD9852使用100MHz时钟，内部倍频到300MHz，最高可产生120MHz正弦信号，真有效值检测使用AD536芯片。
所述测试仪还包括电源电路，所述MCU主控制器、保护电路、显示电路、A/D采集电路、放大电路、分压电路、信号发生电路通过电源电路的单+12V供电，+12V电源通过ZY1212电源模块转化为±12V电源，±12V电源通过7809芯片和7909芯片转化为±9V电源，同时+12V电源通过LM317可调电源芯片转化为+5V为数字电路部分供电。
所述测试仪还包括有效值转换电路，所述有效值转换电路使用AD536芯片。
所述被测电路与负载之间的通断控制采用MOS管。
所述被测电路输出电压Uo判断电路包括两路跟随器。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明采用DDS信号源、AD536有效值转换电路、主控板实现ADC采集，从而实现在频率为1kHz时测量输入电阻、输出电阻和电压增益，以及检测到任意电阻的开短路引起的电路故障；同时也实现了频率在10Hz-1MHz之间测量系统的幅频特性曲线以及检测由电容变化引起的电路故障。
综上，本发明电路结构简单、成本低、易实现，电路稳定、干扰小以及功耗低，便于推广使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的被测电路输出电压Uo判断电路图；
图3为本发明的信号发生电路图；
图4为本发明的效值转换电路图；
图5为本发明的电源电路图；
图6为本发明的MCU主控制器电路图；
图7为本发明的幅频特性曲线测量中的幅频特性曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例及附图对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种简易电路特性测试仪，如图1至6，包括MCU主控制器、保护电路、显示电路、A/D采集电路、放大电路、分压电路、信号发生电路、被测电路、负载，所述MCU主控制器的输入端分别与保护电路、显示电路及A/D采集电路的输出端连接，所述A/D采集电路的输入端分别与放大电路和负载的输出端连接，所述放大电路的输入端与分压电路的输出端连接，所述分压电路的输入端与信号发生电路的输出端连接，所述被测电路的输入端分别与分压电路及负载的输出端连接。
所述MCU主控制器使用STC8A8K64S4A12单片机，此单片机为51内核高速1T处理器，内置12bit高精度高速ADC，内置大容量Flash和EEPROM，I/O有多种操作模式。
所述放大电路为晶体管共射极单管放大电路。
所述信号发生电路为DDS芯片AD9852，所述AD9852使用100MHz时钟，内部倍频到300MHz，最高可产生120MHz正弦信号，真有效值检测使用AD536芯片。
所述测试仪还包括电源电路，所述MCU主控制器、保护电路、显示电路、A/D采集电路、放大电路、分压电路、信号发生电路通过电源电路的单+12V供电，+12V电源通过ZY1212电源模块转化为±12V电源，±12V电源通过7809芯片和7909芯片转化为±9V电源，同时+12V电源通过LM317可调电源芯片转化为+5V为数字电路部分供电。
所述测试仪还包括有效值转换电路，所述有效值转换电路使用AD536芯片。
所述被测电路与负载之间的通断控制采用MOS管，电路稳定、干扰小以及功耗低。
如图2，所述被测电路输出电压Uo判断电路包括两路跟随器。这样就可以保证无论被测电路的输出电压Uo是交流还是直流信号，均可以正确判断出被测电路的输出电压。
本发明使用增强型51处理器STC8A8K单片机，扫频信号由DDS芯片产生，使用AD637芯片满足有效值转换。
本发明的基本要求指标测量如下，具体包括输入阻抗Ri测量值、输出电阻Ro测量值、f＝1kHz时的增益测量值、幅频特性曲线测量。
所述输入阻抗Ri测量值如下：
通过检测可知晶体管的β值为180，根据公式
Figure BDA0003015646110000041
Figure BDA0003015646110000042
及
Figure BDA0003015646110000043
可计算得Ri＝1.808kΩ。本发明电路输入电阻测试结果见表1。
表1输入电阻测量值
Figure BDA0003015646110000044
所述输出电阻Ro测量值如下：
根据公式
Figure BDA0003015646110000051
式中rce≈∞，即R0≈RC＝2kΩ，可知输出电阻Ro＝2kΩ。
本发明电路输出电阻测试结果见表2。
表2输出电阻测量值
Figure BDA0003015646110000052
当f＝1kHz时，增益测量值如下：
经多次测量，本发明的增益
Figure BDA0003015646110000053
在140-142之间。
通过检测可知晶体管的β值为180，根据公式
Figure BDA0003015646110000054
(当144≤β≤220时，输出端开路时电压增益范围时-162.71～-169.88；当144≤β≤220时，负载RL＝2kΩ时电压增益范围是-81.36～-84.94；)
可知Au＝141。本发明电路电压增益测试结果见表3。
表3电压增益测量值
Figure BDA0003015646110000055
所述幅频特性曲线测量的幅频特性曲线如图7所示。
本发明发挥部分指标测量如下：
在电路无故障时存储典型频率点的输入电压、输出电压、直流偏置电压为标准数据，再测试有故障电路时的输入电压、输出电压和直流偏置电压，使用数据对比方法，将故障电路数据与标准数据进行对比误差超出2(16进制)，即可判断出电路发生故障的原因。
以判断电阻故障为例，将正常电路中输入电压、输出电压和直流偏置统计如表4所示。
表4正常电路各参数
Figure BDA0003015646110000061
注：表格中所以数据为16进制
表5故障电路中各参数
Figure BDA0003015646110000062
注：表格中所以数据为16进制
表5数据表明由R1-R4中任意电阻开路或短路时，本发明电路中的各参数值，将这些值与表4中的标准数据对比由此得出电路发生故障的原因。
对于被测电路中的C1-C2中任意电容开路或容值增大2倍时，本发明电路也通过上述方法准确判断出引起电路故障或是变化的原因；对于C3电容本发明电路依旧能准确判断其开路时引起的电路特性变化，但在其容值增大2倍时设计电路在判断电路特性变化时正确率存在一定偏差。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种简易电路特性测试仪，其特征在于，包括MCU主控制器、保护电路、显示电路、A/D采集电路、放大电路、分压电路、信号发生电路、被测电路、负载，所述MCU主控制器的输入端分别与保护电路、显示电路及A/D采集电路的输出端连接，所述A/D采集电路的输入端分别与放大电路和负载的输出端连接，所述放大电路的输入端与分压电路的输出端连接，所述分压电路的输入端与信号发生电路的输出端连接，所述被测电路的输入端分别与分压电路及负载的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种简易电路特性测试仪，其特征在于：所述MCU主控制器使用STC8A8K64S4A12单片机，此单片机为51内核高速1T处理器，内置12bit高精度高速ADC，内置大容量Flash和EEPROM，I/O有多种操作模式。
3.根据权利要求1所述的一种简易电路特性测试仪，其特征在于：所述放大电路为晶体管共射极单管放大电路。
4.根据权利要求1所述的一种简易电路特性测试仪，其特征在于：所述信号发生电路为DDS芯片AD9852，所述AD9852使用100MHz时钟，内部倍频到300MHz，最高可产生120MHz正弦信号，真有效值检测使用AD536芯片。
5.根据权利要求1所述的一种简易电路特性测试仪，其特征在于：所述测试仪还包括电源电路，所述MCU主控制器、保护电路、显示电路、A/D采集电路、放大电路、分压电路、信号发生电路通过电源电路的单+12V供电，+12V电源通过ZY1212电源模块转化为±12V电源，±12V电源通过7809芯片和7909芯片转化为±9V电源，同时+12V电源通过LM317可调电源芯片转化为+5V为数字电路部分供电。
6.根据权利要求1所述的一种简易电路特性测试仪，其特征在于：所述测试仪还包括有效值转换电路，所述有效值转换电路使用AD536芯片。
7.根据权利要求1所述的一种简易电路特性测试仪，其特征在于：所述被测电路与负载之间的通断控制采用MOS管。
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