基于单片机的频率特性测试仪设计

　　控制及数据处理电路要完成逻辑控制、数据处理和与人机接口三个功能，由单片机AT89C52完成。主要用于控制整个系统的协调工作，并对测量及人机接口部分的数据进行分析处理。

　　图形显示及接口电路负责接收各种指令和显示测量结果，例如，显示扫频率信号所需要的起始频率、终止频率、频率间隔、单频点持续时间等参数，以及测量结果。

　　信号源电路

　　扫描信号源框图如图2所示。输出为正弦波形，频率、幅度可数控。振荡电路主要是为AD9851提供参考时钟，通过对AD9851写入不同的控制字使AD9851输出的扫频信号满足不同情况的测试要求。

　　AD9851所产生的信号直接由器件内部的DAC输出，内部不含低通滤波器，故要对其输出信号进行滤波处理。

　　相频特性测试电路

　　如图3所示，鉴相电路将输入和输出信号分别通过电压比较器整形为方波，然后送鉴相器，经过低通滤波器取出直流成分，得到被测网络相移信号，送A/D进行数据采集。本电路采用CD4046锁相环的异或鉴相器进行鉴相。但是其只能给出相移的大小信息，无法判断超前与滞后。因此，需要另加一个相位移极性判别电路。

　　幅频特性测试电路

　　如图4所示，采用有源峰值检波器实现峰值测量，峰值检波器将被测网络的输入和输出信号的峰值检出，再送至A/D转换器完成量化。实际上，由于信号源的D/A及低通滤波器的特性能保证在100Hz～100kHz范围内的幅值保持不变，所以可以省去一路峰值检波器及A/D，而只采集被测网络的输出信号。

　　在系统中采用二极管包络检峰法。利用二极管幅度检测的方法，得到信号的正峰值。此法检测的信号范围小，但精度高，能够满足该系统的幅频特性的测试要求。因此采用此方案。利用检波二极管4088对输出信号检测，得到与信号峰值成比例关系的直流信号，在经过运算放大器CA3140调整比例系数以便于单片机采样。电路如图5所示。

　　结语

　　设计了一个基于单片机频率特性测试仪的成品。该系统基本达到了全数字化，这有利于缩小仪器的体积、减轻重量、降低成本，为用户携带提供了方便。

　　参考文献：

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