CN211123153U

CN211123153U - 一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置

Info

Publication number: CN211123153U
Application number: CN201921630112.XU
Authority: CN
Inventors: 房鸿旭; 崔渊; 戴霞娟; 薛波; 俞洋; 张丽
Original assignee: Jiangsu University of Technology
Current assignee: Jiangsu University of Technology
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-09-27

Abstract

本实用新型专利公开了一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，包括MSP430单片机电路、DDS信号源电路、隔直电路、衰减电路、隔离模块电路、隔离放大集成电路、继电器电路、模拟有效值检波电路、A/D转换电路、液晶显示电路。本实用新型具有对三极管放大电路输入电阻、输出电阻、电压增益、幅频特性测量精准、使用便捷的优点。为解决放大电路参数测量繁琐、检测困难等问题提供了解决方案。同时，本装置还能够判断该放大器电路元件变化而引起故障或者变化的原因。值得注意的是，本实用新型专利还提供了一个用户界面，能够直接在用户界面上显示被测电路的各项参数以及幅频特性曲线，而不需要通过示波器显示，增加了便捷性。

Description

一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置

技术领域

本实用新型涉及电路测试装置，具体涉及一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置。

背景技术

随着世界各国电子科学技术的高速发展，三极管放大电路在工程制造中日益重要，而输入输出电阻、电压增益、幅频特性是放大电路的关键指标。因此，放大电路参数测试仪逐渐应用于电子科学发展的各个领域。现有的放大电路参数测试仪存在测量繁琐、检测困难等问题。

本实用新型以MSP430为主核心处理器，采用直接数字式频率合成器在MSP430单片机的控制下构成扫频信号源，配合隔离电路，消除放大电路对信号源的影响。同时利用单片机控制继电器的开关，在放大电路的输入端和输出端分别测取几组不同的电压值，将所得数据输入单片机，计算输入输出电阻以及电压增益，减小测量误差，提高测量精度。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，旨在解决三极管放大电路参数测量繁琐、电路易发生故障而又难以检测以及幅频特性显示等问题。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，包括特定放大器电路和电路特性测试电路：MSP430单片机电路、信号源电路、隔直电路、衰减电路、隔离模块电路、隔离放大集成电路、继电器电路、模拟有效值检波电路、A/D转换电路、液晶显示电路；所述的MSP430单片机电路与信号源电路、A/D转换电路、继电器电路、液晶显示电路相连，所述的信号源电路与隔直电路、衰减电路、隔离模块电路、MSP430单片机电路相连，所述的隔直电路、衰减电路、隔离模块电路通过继电器电路与特定放大器电路相连，所述的隔离放大集成电路与模拟有效值检测电路、特定放大器电路相连，所述的A/D转换电路与模拟有效值检波电路、MSP430单片机电路相连，所述的液晶显示电路与MSP430单片机电路相连。

优选地，所述MSP430单片机电路包括按键模块、液晶显示模块、功能选择控制模块、数据采集模块、数据处理模块和A/D转换模块。

优选地，所述信号源电路包括DDS信号源，DDS模块的输出与信号源的数据口、控制口相连。

优选地，所述模拟有效值检波电路包括AD637有效值检波电路。

优选地，所述隔离模块包括AD811芯片。

优选地，所述隔离放大集成电路包括OP07芯片。

优选地，所述液晶显示电路采用12846液晶显示，包括2.8寸TFT-LCD。

优选地，所述隔直电路、衰减电路包括隔直电容和负载电阻。

相对于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

针对幅频特性的测量要求和方法，本实用新型采用MSP430单片机为核心控制器，以DDS集成芯片为核心器件，并与隔直电路、衰减电路、隔离模块电路组合，在MSP430的控制下，输出1KHZ，20mv的正弦波信号，并将输出信号输入特定放大器电路，以满足被测器件的输入要求；利用隔离电路消除负载对前一级电路的影响；通过AD637模块进行模拟有效值检测；采用MSP430单片机内部AD实时采集特定放大电路输入输出端的幅度信息，并在单片机内部计算相应的输入输出电阻以及电压增益；利用液晶显示模块的X-Y显示方式，配合按键模块，将幅频特性曲线以及所得参数显示在界面上。本实用新型具有对三极管放大电路输入电阻、输出电阻、电压增益、幅频特性测量精准、使用便捷的优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型硬件电路设计总体示意图。

图2是本实用新型MSP430软件系统设计流程图。

图3是本实用新型仿真电路总体示意图。

图4是本实用新型信号源电路示意图。

图5是本实用新型输入输出电阻测量示意图。

图6是本实用新型特定放大电路示意图。

图7是本实用新型电压跟随器原理图。

图8是本实用新型四路继电器原理图。

图9是本实用新型AD637原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示为硬件电路设计总体示意图。本装置使用MSP430单片机结合来实现简易电路特性测试。其包括特定放大器电路和电路特性测试电路：MSP430单片机电路、信号源电路、隔直电路、衰减电路、隔离模块电路、隔离放大集成电路、继电器电路、模拟有效值检波电路、A/D转换电路、液晶显示电路；所述的MSP430单片机电路与信号源电路、A/D转换电路、继电器电路、液晶显示电路相连，所述的信号源电路与隔直电路、衰减电路、隔离模块电路和MSP430单片机电路相连，所述的隔直电路、衰减电路、隔离模块电路通过继电器电路与特定放大器电路相连，所述的隔离放大集成电路与模拟有效值检波电路、特定放大器电路相连，所述的A/D转换电路与模拟有效值检测电路、MSP430单片机电路相连，所述的液晶显示电路与MSP430单片机电路相连。

所述MSP430单片机电路包括按键模块、液晶显示模块、功能选择控制模块、数据采集模块、数据处理模块和A/D转换模块。其中通过单片机MSP430完成对整个测量电路的功能控制和数据处理；通过键盘选择不同的测试功能；通过液晶显示出测试数据；并且对输入电阻、输出电阻以及当放大倍数进行测量。MSP43单片机完成对电压信号幅值测量部分的软件编写。

如图2所示为MSP430软件系统设计流程图。首先单片机MSP430对液晶和串口进行初始化设置，并在主界面上进行显示，接着设置AD采样间隔，然后判断是否有按键按下，按键0、1、2、3分别对应显示输入电阻、显示输出电阻、显示放大倍数、显示幅频特性曲线，在液晶上进行数据显示，最后返回主界面，重复上述测试过程。

如图3所示为仿真电路总体示意图。先用Multisim仿真软件对各硬件电路进行模拟仿真。然后画出电路的PCB原理图。各部分模块电路分别调试无误后，进行总体性能指标的测试。

如图4所示为信号源电路示意图。相位累加器可在每一个时钟周期来临时将频率控制字所决定的相位增量M累加一次，如果计数大于2^N，则自动溢出，而只保留后面的N位数字于累加器中。

信号发生器输出波形的频率f_o可依据公式1计算，即

式中，f_c为时钟频率，N为相位累加器位数，M为频率控制字。

如图5所示为输入输出电阻测量示意图。采用MSP430单片机测量输入电阻，首先要在被测电路的输入端加一个被测电阻R_S利用MSP430单片机分别测出电阻两端电压，输入电阻可由公式2求出：

同理，采用MSP430单片机测量输出电阻，首先要在被测电路的输出端加一个被测电阻R_L利用MSP430单片机分别测出电阻的开路电压V_o和有负载R_L上的电压V_OL，输出电阻可由公式3求出：

如图6所示为特定放大电路示意图。用以检测输入输出电阻、增益、幅频特性曲线等参数，并在此基础上进行故障分析。

如图7所示为电压跟随器原理图。本设计中隔离模块采用电压跟随器的方式。输入电压与输出电压同相，且电压放大倍数恒小于且接近1。电压跟随器具有高输入电阻、低输出电阻的特点。当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路，当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路即具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。而隔离作用就是将负载对输入端的影响隔离掉。在这里，电压跟随器的作用正好达到应用，把电路置于前级和功放之间，可以切断功率放大器的反电动势对前级的干扰作用，减小失真度。

如图8所示为四路继电器原理图。MSP430电路与继电器电路相连接，通过单片机控制四路继电器的开关，分别检测被测电阻RS，RL电阻断开、接入电路时，特定放大电路输入输出端的电压值。

如图9所示为AD637原理图。AD637是真有效值直流转换芯片，它的功能是把外部输入的交流信号有效值变成直流信号输出，可以计算各种复杂波形的真有效值。可测量的输入信号有效值可高达7V,对于lV的RMS的信号,它的3dB带宽为8MHz,并且可以对输入信号的电平以dB形式指示，当输入电压为100mV时，带宽标值为600kHz；输入电压为2V时，带宽标称值为8MHz。因此，在数据采集和仪器仪表等场合，有很广泛的应用。

本实用新型还能够判断该放大器电路元件变化而引起故障或者变化的原因。当特定放大电路中，电阻电容元件短路、开路或者数值变化时，整体电路的输入、输出电阻也会发生变化，同时电路输出端电压也会随之变化。通过MSP430单片机对输出电压进行实时采集，并计算出相应的输入电阻，根据所得数据，对故障原因进行判断，同时通过液晶显示电路，将结果显示在用户界面。故障原因分析见表1。

表1故障原因分析表

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：包括MSP430单片机电路、信号源电路、隔直电路、衰减电路、隔离模块电路、隔离放大集成电路、继电器电路、模拟有效值检波电路、A/D转换电路、液晶显示电路；所述的MSP430单片机电路与信号源电路、A/D转换电路、继电器电路、液晶显示电路相连，所述的信号源电路与隔直电路、衰减电路、隔离模块电路、MSP430单片机电路相连，所述的隔直电路、衰减电路、隔离模块电路通过继电器电路与特定放大器电路即被测电路相连，所述的隔离放大集成电路与模拟有效值检测电路、特定放大器电路相连，所述的A/D转换电路与模拟有效值检波电路、MSP430单片机电路相连，所述的液晶显示电路与MSP430单片机电路相连。

2.如权利要求1所述的一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：所述MSP430单片机电路包括按键模块、液晶显示模块、功能选择控制模块、数据采集模块、数据处理模块和A/D转换模块。

3.如权利要求1所述的一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：所述信号源电路包括DDS信号源，DDS模块的输出与信号源的数据口、控制口相连。

4.如权利要求1所述的一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：所述模拟有效值检波电路包括AD637有效值检波电路。

5.如权利要求1所述的一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：所述隔离模块电路包括AD811芯片。

6.如权利要求1所述的一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：所述隔离放大集成电路包括OP07芯片。

7.如权利要求1所述的一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：所述液晶显示电路采用12846液晶显示，包括2.8寸TFT-LCD。

8.如权利要求1所述的一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：所述隔直电路、衰减电路包括隔直电容和负载电阻。

9.如权利要求1所述的一种简易三极管放大电路参数及故障测试装置，其特征在于：所述隔直电路、衰减电路、隔离模块电路集成在一个功能电路板上。