CN206096370U - 一种电路参数测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电路参数测量仪，与现有技术相比，本实用新型采用单片机控制核心，主要由正弦波发生器、数据采集存储、处理、显示等功能模块组成，其中，数据处理包括了幅频测量以及相频测量部分，实际操作通过单片机触屏控制来实现参数测量，采用DDS芯片AD9854实现正交信号的发生，通过模拟乘法器实现参数测量，具有推广应用的价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电路参数测量系统，尤其涉及一种电路参数测量仪。
背景技术
电子测量中经常遇到对电路网络的参数测量。如在模拟电路中常用的一些放大电路、整流滤波电路、限幅电路等一直是科学研究和应用的重点，但是对这些电路参数的测量如幅频特性、幅度、相位、模拟电路上限截止频率和下限截止频率等。现有的一些传统测量方法例如基于相位——时间转换的相位差测量法、基于FFT谱分析的相位差测量法、基于相关函数的相位差测量法等不能同时测量模拟电路的多个参数。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电路参数测量仪。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
本实用新型由单片机、键盘显示电路、DDS正交信号发生器、两个乘法器、两个低通滤波器和A/D转换器组成，所述单片机的控制信号输出端与所述DDS正交信号发生器的信号输入端连接，所述DDS正交信号发生器的输出端分别与被测网络电路、第一乘法器和第二乘法器连接，所述被测网络电路的信号输出端分别与第一乘法器和第二乘法器的信号输入端连接，所述第一乘法器和第二乘法器的信号输出端分别与第一低通滤波器和第二低通滤波器的信号输入端连接，所述第一低通滤波器和第二低通滤波器的信号输出端均与所述A/D转换器的信号输入端连接，所述A/D转换器的信号输出端与所述单片机的信号输入端连接，所述单片机的显示控制端与所述键盘显示电路连接。
进一步，所述单片机的型号为C8051F120。两个所述DDS正交信号发生器的型号均为AD9854。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型是一种电路参数测量仪，与现有技术相比，本实用新型采用单片机控制核心，主要由正弦波发生器、数据采集存储、处理、显示等功能模块组成，其中，数据处理包括了幅频测量以及相频测量部分，实际操作通过单片机触屏控制来实现参数测量，采用DDS芯片AD9854实现正交信号的发生，通过模拟乘法器实现参数测量，具有推广应用的价值。
附图说明
图1为本实用新型提供的电路参数测量仪原理框图；
图2为正交信号发生器电路图；
图3为基于乘法器的电路测试图；
图4为系统程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示：本实用新型由单片机、键盘显示电路、DDS正交信号发生器、两个乘法器、两个低通滤波器和A/D转换器组成，所述单片机的控制信号输出端与所述DDS正交信号发生器的信号输入端连接，所述DDS正交信号发生器的输出端分别与被测网络电路、第一乘法器和第二乘法器连接，所述被测网络电路的信号输出端分别与第一乘法器和第二乘法器的信号输入端连接，所述第一乘法器和第二乘法器的信号输出端分别与第一低通滤波器和第二低通滤波器的信号输入端连接，所述第一低通滤波器和第二低通滤波器的信号输出端均与所述A/D转换器的信号输入端连接，所述A/D转换器的信号输出端与所述单片机的信号输入端连接，所述单片机的显示控制端与所述键盘显示电路连接。
进一步，所述单片机的型号为C8051F120。两个所述DDS正交信号发生器的型号均为AD9854。
AD9854信号发生器产生两路正交信号，分别为Y(t)＝U1sin ωt，Y90(t)＝U1cosωt，U1为信号的幅度，ω为角频率。其中Y(t)＝U1sin ωt信号输入到被测电路网络，输出信号为U2为正弦信号的幅度，为信号经过被测电路后产生的相位差，将两路正交信号分别与通过被测网络后的信号通过乘法器1和乘法器2分别相乘，输出结果则有：
经过低通滤波器1和低通滤波器2后剩下直流分量分别为：
由(3)、(4)式可求出：
R0、R1通过AD采集得到，U1为已知量。因此，根据式(3)、(4)可求出被测电路的幅值U2和相位通过处理器ARM芯片控制AD9854输出信号频率，即以扫频的方式对被测电路所有频点进行扫频测量，可得到不同频点的幅度和相位，进而可求出电路的幅频特性、上限截止频率和下限截止频率。
如图2所示，C8051F120单片机的P1口、P2口分别与AD9854的D0口、A口连接，P3.7、P3.6、P3.5分别与AD9854的I/O、WRB、RDB相连，AD9854的两种信号电流输出口IOUT1和IOUT2分别连接由运算放大器U3A、U3B组成的电压转换电路，电流转电压后，最终输出Sin和Cos两种正、余弦信号。
如图3所示，AD9854输出的正信号分别接入测试电路和AD835乘法器U4的X1输入引脚、测试输出信号同时接入AD835乘法器U4的Y1引脚和U7的X1引脚，余弦信号接入AD835乘法器U4的Y1脚。经乘法器相乘后，U4和U7的输出信号分别接入LTC1564低通滤波器U6和U8的IN引脚。低通滤波后的直流信号从LTC1564的OUT引脚输出，并接入至单片机C8051F120的ADC引脚AIN0.0和AIN0.1，由单片机内部的12位ADC完成电压采集。
系统程序流程图如图4所示，单片机启动开始工作后，首先进行初始化操作，然后由用户进行参数设置，包括扫频频点的步进，扫频频率上、下限设置等。设置完成后，判断是否进行扫频测试，还是定点频率测试。如果为扫频测试，则先由单片机控制AD9854等时间间隔输出频率递增的正交信号，同时对乘法器低通滤波后的直流电压进行ADC数据采集，根据公式(3)、(4)、(5)、(6)计算出相位和幅度。然后继续增加频率输出，对乘法器低通滤波后的直流电压进行ADC数据采集，完成参数计算，直至到达频率上限，并完成显示。若为定点频率计算，则由单片机控制AD9854输出定点频的正交信号，同时对乘法器低通滤波后的直流电压进行ADC数据采集，根据公式(3)、(4)、(5)、(6)计算出相位、幅度和显示。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种电路参数测量仪，其特征在于：由单片机、键盘显示电路、DDS正交信号发生器、两个乘法器、两个低通滤波器和A/D转换器组成，所述单片机的控制信号输出端与所述DDS正交信号发生器的信号输入端连接，所述DDS正交信号发生器的输出端分别与被测网络电路、第一乘法器和第二乘法器连接，所述被测网络电路的信号输出端分别与第一乘法器和第二乘法器的信号输入端连接，所述第一乘法器和第二乘法器的信号输出端分别与第一低通滤波器和第二低通滤波器的信号输入端连接，所述第一低通滤波器和第二低通滤波器的信号输出端均与所述A/D转换器的信号输入端连接，所述A/D转换器的信号输出端与所述单片机的信号输入端连接，所述单片机的显示控制端与所述键盘显示电路连接。
2.根据权利要求1所述的电路参数测量仪，其特征在于：所述单片机的型号为C8051F120。
3.根据权利要求1所述的电路参数测量仪，其特征在于：两个所述DDS正交信号发生器的型号均为AD9854。
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|---|---|---|---|---|
| CN107332515A (zh) * | 2017-07-13 | 2017-11-07 | 卡斯柯信号有限公司 | 一种基于dds的leu用c6信号产生装置 |
| CN110596575A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-20 | 岭南师范学院 | 一种三极管放大电路特性检测系统及方法 |
| CN116754641A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-09-15 | 湖北工业大学 | 一种氢气浓度检测装置及方法 |
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