CN207866932U - 一种远程幅频特性测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于幅频特性测试技术领域，具体涉及一种远程幅频特性测试装置。本实用新型所要解决的技术问题是提出一种远程幅频特性测试装置，解决远程幅频特性测试较难测试的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型提出这样一种远程幅频特性测试装置，包括被测信号源、控制器、蓄电池、第一电源模块、第二电源模块、输入级放大电路、中间级放大电路、输出级放大电路、串口转WIFI模块、显示模块和上位机。本实用新型具有可以精确测试远程幅频特性的效果。

Description

一种远程幅频特性测试装置

技术领域

本实用新型属于幅频特性测试技术领域，具体涉及一种远程幅频特性测试装置。

背景技术

众所周知，电信号传输前后输入信号与输出信号的幅度之比称之为幅频特性，在放大器中电压放大倍数的大小和频率之间的关系亦称为幅频特性。然而现在通用的幅频特性装置都是近程的测试装置，例如：频率特性扫描仪(俗称扫频仪)。但是说到底还是近程测试，这样的测试装置更倾向于在实验室里测试调试信号，但是限制了一个项目或者一个产品测试的数据及时性也使开发与测试调试增加了不必要的局限性。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种远程幅频特性测试装置，通过三级放大被测信号后传送给控制器进行处理，解决了远程幅频特性测试较难测试的问题，具有精确测试远程幅频特性的效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种远程幅频特性测试装置，其特征在于,包括被测信号源、控制器、蓄电池、第一电源模块、第二电源模块、输入级放大电路、中间级放大电路、输出级放大电路、串口转WIFI模块、显示模块和上位机；

被测信号源的输出端与输入级放大电路的输入端相连、输入级放大电路的输出端与中间级放大电路的输入端相连，中间级放大电路输出端的与输出级放大电路的输入端相连，输出级放大电路的输出端与控制器相连，控制器再与显示模块相连，并通过串口转WIFI模块与上位机相连，蓄电池通过第一电源模块分别与输入级放大电路、中间级放大电路和输出级放大电路相连，并通过第二电源模块与控制器相连。

优选的，所述显示模块采用TFT式显示屏或OLED屏。

优选的，所述控制器采用STM32F407单片机；所述串口转WIFI模块采用ESP8266芯片。

优选的,所述输入级放大电路和中间级放大电路均采用OPA847运算放大器，所述输出级放大电路采用LMH66运算放大器。

优选的，所述蓄电池采用7～12V锂电池或可调电源；所述第一电源模块采用AMS117稳压器；所述第二电源模块采用TPS7333稳压器。

优选的，所述输入级放大电路采用1N4148稳压管进行稳压。

优选的，所述输入级放大电路和中间级放大电路均用滤波电路对电路信号进行处理。

本实用新型有益效果是:可以精确测试远程幅频特性。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的系统整体结构图。

图2是本实用新型的具体实施方式的输入级放大电路电路图。

图3是本实用新型的具体实施方式的中间级放大电路电路图。

图4是本实用新型的具体实施方式的输出级放大电路电路图。

图5是本实用新型的具体实施方式的第一电源模块结构图。

图6是本实用新型的具体实施方式的第二电源模块结构图。

图7是本实用新型的具体实施方式的控制器工作流程图。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，一种远程幅频特性测试装置，包括被测信号源、控制器、蓄电池、第一电源模块、第二电源模块、输入级放大电路、中间级放大电路、输出级放大电路、串口转WIFI模块、显示模块和上位机。

被测信号源的输出端与输入级放大电路的输入端相连、输入级放大电路的输出端与中间级放大电路的输入端相连，中间级放大电路输出端的与输出级放大电路的输入端相连，输出级放大电路的输出端与控制器相连，控制器再与显示模块相连，并通过串口转WIFI模块与上位机相连，蓄电池通过第一电源模块分别与输入级放大电路、中间级放大电路和输出级放大电路相连，并通过第二电源模块与控制器相连。

被测信号源的发出的信号依次经过输入级放大电路、中间级放大电路和输出级放大电路对被测信号源进行放大，输入端与输出端都有相应的滤波电路对电路的信号进行优选。信号放大后控制器会对信号进行采集处理打包。

图2为控制器工作流程图。本实施示例采用的控制器为STM32系列单片机，型号为STM32F407。STM32系列单片机的MCU融高性能，实时性，数字信号处理，低功耗，低电压于一身，同时具备自编程能力，以最小的硬件变化来满足个性化的应用需求。STM32F407有256Kram，1MROM，主频也很高，分别达72M和168M因此运算能力要强大的多。片上外设也比较丰富，定时器多达14个或17个，PWM功能强大，其ADC精度也达到12位，还有DA模块、实时时钟，较高档次的还有浮点运算单元DSP功能。特别是DMA控制器，将CPU从繁忙的数据中转中解脱出来。另外还有FMSC内存接口，它的外部接口也很丰富，多个串口、USB控制、SPI、I2C等一应俱全，有的还有摄像头接口，网络接口等。STM32F407的ADC可谓是非常强大，有3个ADC每个ADC最大的采样率达到了0.41us(既2.4M)，如果3个ADC在规则组模式下同时采样最快可以达到7.2M的采样率。ADC的时钟ADCCLK是一个非常关键的因素。ADCCLK的时钟来自于APB2(AHB一般为系统时钟的1分频168M，APB1为系统时钟的4分频42M，APB2为系统时钟的2分频84M)，最终ADCCLK的时钟是通过Fpclk2通过2、4、6、8分频而来，ADC的采样时间是按照：Tconv＝Samplingtime+12cycles，当采样时间为3cycles时，总的转换时间为15个ADCCLK，ADCCLK在36M下即为2.4M。STM32F4的DAC模块(数字/模拟转换模块)是12位数字输入，电压输出型的DAC。DAC可以配置为8位或12位模式，也可以与DMA控制器配合使用。DAC工作在12位模式时，数据可以设置成左对齐或右对齐。DAC模块有2个输出通道，每个通道都有单独的转换器。在双DAC模式下，2个通道可以独立地进行转换，也可以同时进行转换并同步地更新2个通道的输出。DAC可以通过引脚输入参考电压Vref+(通ADC共用)以获得更精确的转换结果。STM32F407内嵌四个通用同步/异步接收器(USART1，USART2，USART3和USART6)和两个通用异步收发器(UART4和UART5)。这6个接口提供异步通信的IrDASIRENDEC支持，多机通信模式，单线半双工通信模式LIN主/从功能。USART1和USART6接口能够速度高达10.5Mbit/s的通信其他可用的接口通信高达5.25bit/s。USART1，USART2，USART3和USART6还提供硬件管理的CTS，RTS信号，智能卡的模式(ISO7816兼容)和类似的SPI通信能力。所有接口都可以通过DMA控制器。

在数据采样好以后那么对连续或交替的AD采样中数据的搬移是一个关键，这里STM32F4提供了3种高效的DMA搬运方法：

DMA模式1：单次触发模式，当ADC转换完成就进行ADC转换数据的搬移。

DMA模式2：2次转换触发，当有ADC1和ADC2同时交替工作时，每完成1次交替转换，就将ADC1的数据放在低半字，将ADC2的数据放在高半字。当有ADC1和ADC2及ADC3同时交替工作时，每完成一次交替转换，就将就将ADC1的数据放在低半字，将ADC2的数据放在高半字，在下一次交替工作的时候将ADC3的数据放在低半字，将新一次的ADC1数据放在高半字。

DMA模式3：该模式类似于模式2，但是只能用于交替模式且转换位数为6或8位，每转换2个ADC将数据以半字存放。

因为我们的测试结果主要展现在远程上面，所以在远程上面就用到了STM32的串口功能，串口既可以用作不同单片机之间的通信，也可以用作在STM32f407和上位机之间的通信，

STM32f407的串口功能非常强大，可以接红外，可以接流控，也可以接SIM卡接口，当然我们这里只用到UART通讯的调试。

而在幅频特性的输出显示终端上：近程选择了TFT式显示屏。FSMC即灵活静态存储控制器，用于静态存储器的扩展。对于TFT-LCD显示中将LCD当作SRAM(静态随机存取存储器)来进行操作，FSMC对其存储器的管理方式，每个存储块大小为256M，由于LCD是要当作SRAM来处理的，那么就要有存储块1的扩展来使得LCD工作。存储块1由28根地址线(HADDR[27:0])寻址，由于每个存储块分为四个区，HADDR[27:26]用于做相关区域选择。注意：由于在这里LCD作为一个16位宽的存储器，而内部的存储是以字节为单位的，则需要HADDR[25:1]对应到FSMC[24:0],即相当于内部的存储地址除以2(右移1位)，从而与外部地址对应上。远程选择了信号传输距离较远较稳定的WIFI电路模块ESP8266将被测信号源信息与放大后信息经幅频特性测试装置通过上位机显示在电脑。说到ESP8266串口转WIFI模块，要让模块上电正常工作只需三处接线：VCC和CH_PD接3.3电源正极，GND接地。刚好USB-TTL下载模块上有3.3V的电源。而使用串口调试要再把模块与下载器的TXD和RXD交叉连接。这样一来WiFi模块就能与电脑上的上位机连接。这样就可以在电脑上实时接收到测试出来的幅频特性曲线。

信号采集处理好了以后会通过两种方式输出：

一种是近程输出直接输出到显示模块，所述显示模块采用TFT式显示屏或OLED屏。另一种是打包好后通过串口转WIFI模块把信号远程传给另一端的上位机上显示出来。

本实施示例所述的串口转WIFI模块采用ESP8266芯片，ESP8266芯片是一款超低功耗的UART-WiFi透传模块，当然也可以直接让STM32单片机对信号采集处理后在显示模块直接显示出幅频特性曲线。ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi透传模块，拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术，专为移动设备和物联网应用设计，可将用户的物理设备连接到Wi-Fi无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。而通过使用ESP8266这款WiFi模块，仅需要通过串口使用AT指令控制，就能满足大部分的网络功能需求。ESP8266串口转WIFI模块的输入端包括URXD、UTXD等与控制器的相应端口连接。所述的ESP8266串口转WIFI模块的输出端与上位机无线连接。

如图3-5所示，本实施示例中，所述输入级放大电路和中间级放大电路均采用OPA847运算放大器，所述输出级放大电路采用LMH66运算放大器。LMH66芯片是单路和双路高速电压馈回放大器被设计成具有单位增益的稳定的250MHZ的带宽。另外该芯片是高速，低功耗的结合，高速应用中的功率是非常宝贵的，使该产品成为理想的选择。OPA847是低失真，单位增益稳定，电压反馈运算放大器。OPA847与LMH6653的多级放大电路对被测信号源信息进行放大处理。

输入级放大电路的输入端和输出端都有相应的滤波电路对电路的信号进行优选。另外还用到1N4148稳压管对输入级放大电路进行稳压。中间级放大电路同样用到了滤波电路对电路信号进行处理。而输出级放大电路用到的LMH66系列的1.5A快速超低压降线性稳压器，具有可配置电压转换和三态输出的单位双电源总线收发器和四路差动线路驱动器，由于是第三级放大也是输出放大电路，因此此芯片的低噪声、低功耗刚好用在这样的输出放大电路上。

如图6和图7所示，所述蓄电池采用7～12V锂电池或可调电源。所述的第一电源模块采用AMS117稳压器，AMS1117系列稳压器有可调版与多种固定电压版，设计用于提供1A输出电流且工作压差可低至1V。在最大输出电流时，AMS1117器件的最小压差保证不超过1.3V，并随负载电流的减小而逐渐降低。AMS1117的片上微调把基准电压调整到1.5％的误差以内，而且电流限制也得到了调整，以尽量减少因稳压器和电源电路超载而造成的压力。AMS1117器件引脚上兼容其他三端SCSI稳压器，提供适用贴片安装的SOT-223，8引脚SOIC，和TO-252(DPAK)塑料封装。

所述的第二电源模块采用TPS7333稳压器，TPS7333是带集成延时复位功能的低压差稳压器。特点：有2.5V3V3.3V4.85V与5V这几种固定输出型与一种可调输出型器件。集成的精密电源电压监控器可对稳压器的输出电压进行监控。低电平有效的复位信号脉冲宽度为200ms。极低压差IO＝100mA时最大值为35mV。低静态电流与负载无关典型值为340A。极低的休眠状态电流最大值0.5A。在整个负载电源与温度范围内固定输出型器件的容限为2％。输出电流范围为0mA至500mA。在要求严格的应用中TSSOP封装可降低元件的高度。

本实施示例的显示模块采用2.8寸TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器(TFTliquidcrystaldisplay)，控制芯片是ILI9325.采用26万色的TFT_LCD屏，16位的80并口。240RGB×320像素，使用SPI通信接口。自带一个720通道的源极驱动，一个320通道的栅极驱动，对于240RGB×320像素的图像数据有172,800字节的RAM.其中硬件接线用到的控制信号含义：CS:TFTLCD片选信号；WR:向TFTLCD写入数据RD:向TFTLCD读取数据；RST:硬件复位TFTLCD；RS:命令/数据标志(0，读写指令；1，读写数据)；D[15:0]:16位双向数据线；其中，RST硬件复位可连接在STM32的复位脚上，不由软件控制。16位MPU系统接口数据格式(与现存对应关系为565)最高5位为红色，中间6位为绿色，最低5位为蓝色。数值越大，表示颜色越深。

控制器把接整理好的信号打包好通过事先配置好的协议就可以在上位机上显示出幅频特性曲线图。

上面对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种远程幅频特性测试装置，其特征在于,包括被测信号源、控制器、蓄电池、第一电源模块、第二电源模块、输入级放大电路、中间级放大电路、输出级放大电路、串口转WIFI模块、显示模块和上位机；

被测信号源的输出端与输入级放大电路的输入端相连、输入级放大电路的输出端与中间级放大电路的输入端相连，中间级放大电路输出端的与输出级放大电路的输入端相连，输出级放大电路的输出端与控制器相连，控制器再与显示模块相连，并通过串口转WIFI模块与上位机相连，蓄电池通过第一电源模块分别与输入级放大电路、中间级放大电路和输出级放大电路相连，并通过第二电源模块与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的远程幅频特性测试装置，其特征在于,所述显示模块采用TFT式显示屏或OLED屏。

3.根据权利要求1所述的远程幅频特性测试装置，其特征在于,所述控制器采用STM32F407单片机；所述串口转WIFI模块采用ESP8266芯片。

4.根据权利要求1所述的远程幅频特性测试装置，其特征在于,所述输入级放大电路和中间级放大电路均采用OPA847运算放大器，所述输出级放大电路采用LMH66运算放大器。

5.根据权利要求1所述的远程幅频特性测试装置，其特征在于,所述蓄电池采用7～12V锂电池或可调电源；所述第一电源模块采用AMS117稳压器；所述第二电源模块采用TPS7333稳压器。

6.根据权利要求1所述的远程幅频特性测试装置，其特征在于,所述输入级放大电路采用1N4148稳压管进行稳压。

7.根据权利要求1所述的远程幅频特性测试装置，其特征在于,所述输入级放大电路和中间级放大电路均用滤波电路对电路信号进行处理。