CN208421052U - 一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置 - Google Patents

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李盛平
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Abstract

本实用新型公开并提供了一种用于测试设备的低成本高精度峰‑峰值测量装置,它包括正负峰值采样保持模块、模‑数转换模块、MCU逻辑控制模块、校准模块,所述正负峰值采样保持模块包括正峰值采样保持电路和负峰值采样保持电路两个部分和电阻分压网络1、电阻分压网络2、电阻分压网络3及仪表运算放大器,交流信号通过所述电阻分压网络1连接所述正峰值采样保持电路、负峰值采样保持电路、MCU逻辑控制模块,所述MCU逻辑控制模块连接所述仪表运算放大器、所述模‑数转换模块、正峰值采样保持电路、校准模块。本实用新型解决了示波器成本高,精度不高,测试效率低,集成困难等问题,从而可应用于电子测试/测量设备、信号分析仪器/设备中。

Description

一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置
技术领域
本实用新型涉及电子测试设备领域、信号测量与分析、教学实验平台。
背景技术
在测试设备,信号分析测量及教学实验平台行业中,交流信号的峰-峰值是表征信号的一项关键参数,几乎所有场合都需要测量信号峰-峰值,传统解决方案是使用示波器来测量,如Keysight infinii vision 3000TX,Tektronix MDO3000等。传统解决方案及装置均存在如下缺点:A、标准示波器成本高,价格动辄几万甚至十几万,很难在批量生产的设备/平台中广泛应用;
B、标准示波器测试精度很难提高,示波器一般都是使用8Bit ADC,分辨率不高,尽管使用过采样等技术,但是测量电压的精度仍然有限;
C、标准示波器测试效率低,示波器通过GPIB/USB/TCP和上位机通信,测量一次峰-峰值至少需要2S;
D、标准示波器体积大,集成困难,不适合在消费类电子测试设备中使用。
因而十分需要研发设计测量范围广,精度高,体积小,易扩展的交流信号峰-峰值测量方案,用于替代标准示波器,解决示波器成本高,精度不高,测试效率低,集成困难等问题,从而广泛应用于电子测试/测量设备、信号分析仪器/设备中。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置。
本实用新型所采用的技术方案是:一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置,它包括正负峰值采样保持模块、模-数转换模块、MCU逻辑控制模块、校准模块,所述正负峰值采样保持模块包括正峰值采样保持电路、负峰值采样保持电路、电阻分压网络1、电阻分压网络2、电阻分压网络3及仪表运算放大器,交流信号通过所述电阻分压网络1连接所述正峰值采样保持电路、负峰值采样保持电路、MCU逻辑控制模块,所述正峰值采样保持电路连接所述电阻分压网络2,所述负峰值采样保持电路连接所述电阻分压网络3,所述电阻分压网络2、电阻分压网络3均连接所述仪表运算放大器,所述仪表运算放大器连接所述模-数转换模块,所述MCU逻辑控制模块连接所述仪表运算放大器、所述模-数转换模块、正峰值采样保持电路、校准模块。
所述MCU逻辑控制模块包括单片机及其外围电路,进行对分压电阻网络的控制、峰值采样电路充放电的控制、仪表运算放大器放大倍数的控制、模-数转换芯片的控制、读取、计算,并通过串口将计算结果输出给电脑或其他显示设备。
所述校准模块包括EERPOM芯片,通过所述MCU逻辑控制模块读写完成Vp-p测量校准参数的存储和调用。
所述仪表运算放大器使用AD8253仪表运算放大器。
所述模-数转换模块使用MAX11210、24Bits ADC测量所述仪表运算放大器输出的电压。
本实用新型的有益效果是:由于本实用新型它包括正负峰值采样保持模块、模-数转换模块、MCU逻辑控制模块、校准模块,所述正负峰值采样保持模块包括正峰值采样保持电路和负峰值采样保持电路两个部分和电阻分压网络1、电阻分压网络2、电阻分压网络3及仪表运算放大器,交流信号通过所述电阻分压网络1连接所述正峰值采样保持电路、负峰值采样保持电路、MCU逻辑控制模块,所述正峰值采样保持电路连接所述电阻分压网络2,所述负峰值采样保持电路连接所述电阻分压网络3,所述电阻分压网络2、电阻分压网络3均连接所述仪表运算放大器,所述仪表运算放大器连接所述模-数转换模块,所述MCU逻辑控制模块连接所述仪表运算放大器、所述模-数转换模块、正峰值采样保持电路、校准模块。所述MCU逻辑控制模块包括单片机及其外围电路,进行对分压电阻网络的控制、峰值采样电路充放电的控制、仪表运算放大器放大倍数的控制、模-数转换芯片的控制、读取、计算,并通过串口将计算结果输出给电脑或其他显示设备,为了提高测量精度,还需要完成校准数据的读写与计算。所以本实用新型测量范围广,精度高,体积小,易扩展的交流信号峰-峰值测量方案,用于替代标准示波器,解决示波器成本高,精度不高,测试效率低,集成困难等问题,从而广泛应用于电子测试/测量设备、信号分析仪器/设备中。是一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置。
附图说明
图1是本实用新型电路原理结构方框示意图;
图2是本实用新型正负峰值采样保持电路原理示意图;
图3是本实用新型仪表运算放大器电路原理示意图;
图4是本实用新型模-数转换电路原理示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示,本实用新型一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置,它包括正负峰值采样保持模块、模-数转换模块、MCU逻辑控制模块、校准模块,所述正负峰值采样保持模块包括正峰值采样保持电路和负峰值采样保持电路两个部分和电阻分压网络1、电阻分压网络2、电阻分压网络3及仪表运算放大器,交流信号通过所述电阻分压网络1连接所述正峰值采样保持电路、负峰值采样保持电路、MCU逻辑控制模块,所述正峰值采样保持电路连接所述电阻分压网络2,所述负峰值采样保持电路连接所述电阻分压网络3,所述电阻分压网络2、电阻分压网络3均连接所述仪表运算放大器,所述仪表运算放大器连接所述模-数转换模块,所述MCU逻辑控制模块连接所述仪表运算放大器、所述模-数转换模块、正峰值采样保持电路、校准模块。
所述MCU逻辑控制模块包括单片机及其外围电路,进行对分压电阻网络的控制、峰值采样电路充放电的控制、仪表运算放大器放大倍数的控制、模-数转换芯片的控制、读取、计算,并通过串口将计算结果输出给电脑或其他显示设备,为了提高测量精度,还需要完成校准数据的读写与计算。
所述校准模块包括EERPOM芯片,通过所述MCU逻辑控制模块读写完成Vp-p测量校准参数的存储和调用,从而使测量精度更高。
所述仪表运算放大器使用AD8253仪表运算放大器,共模抑制比高,输入、输出偏置电压小,增益可以程控1,10,100,1000。
所述模-数转换模块使用“MAX11210”、“ 24Bits ADC”测量所述仪表运算放大器输出的电压。
本实施例中,整个系统由正负峰值采样保持模块、模-数转换模块、MCU逻辑控制模块、校准模块四部分组成;
1、正负峰值采样保持模块
1)交流信号首先经过电阻分压网络将其峰-峰值衰减到后级电路能够接受的范围内;
2)然后分别进入正、负峰值采样保持电路,完成正、负峰值的采集与保持;
3)再分别经过电阻分压网络将电压值衰减到后级能够接受的范围内;
4)再经过仪表运算放大器完成正、负峰值做差,得出Vp-p。
2、模-数转换模块
采样保持模块得到的Vp-p通过模-数转换芯片将模拟电压转换成数字信号,经由MCU读取,计算。
3、MCU逻辑控制单元
主要由单片机及其外围电路构成,完成对分压电阻网络的控制,峰值采样电路充电,放电的控制,仪表运算放大器放大倍数的控制,模-数转换芯片的控制,读取,计算,并通过串口将计算结果输出给电脑或其他显示设备,为了提高测量精度,还需要完成校准数据的读写,计算。
4、校准模块
通过MCU向EERPOM读写,完成Vp-p测量校准参数的存储和调用,从而使测量精度更高。

Claims (5)

1.一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置,其特征在于:它包括正负峰值采样保持模块、模-数转换模块、MCU逻辑控制模块、校准模块,所述正负峰值采样保持模块包括正峰值采样保持电路、负峰值采样保持电路、电阻分压网络1、电阻分压网络2、电阻分压网络3及仪表运算放大器,交流信号通过所述电阻分压网络1连接所述正峰值采样保持电路、负峰值采样保持电路、MCU逻辑控制模块,所述正峰值采样保持电路连接所述电阻分压网络2,所述负峰值采样保持电路连接所述电阻分压网络3,所述电阻分压网络2、电阻分压网络3均连接所述仪表运算放大器,所述仪表运算放大器连接所述模-数转换模块,所述MCU逻辑控制模块连接所述仪表运算放大器、所述模-数转换模块、正峰值采样保持电路、校准模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置,其特征在于:所述MCU逻辑控制模块包括单片机及其外围电路,进行对分压电阻网络的控制、峰值采样电路充放电的控制、仪表运算放大器放大倍数的控制、模-数转换芯片的控制、读取、计算,并通过串口将计算结果输出给电脑或其他显示设备。
3.根据权利要求1所述的一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置,其特征在于:所述校准模块包括EERPOM芯片,通过所述MCU逻辑控制模块读写完成Vp-p测量校准参数的存储和调用。
4.根据权利要求1所述的一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置,其特征在于:所述仪表运算放大器使用AD8253仪表运算放大器。
5.根据权利要求1所述的一种用于测试设备的低成本高精度峰-峰值测量装置,其特征在于:所述模-数转换模块使用MAX11210、 24Bits ADC测量所述仪表运算放大器输出的电压。
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