基于DDS的频率特性测试仪(2)

1、基于的频率特性测试仪操长茂（江汉大学物理与信息工程学院，湖北武汉）摘要：介绍了基于设计的频率特性测试仪，整个系统以单片机为控制核心，实现了对被测网络频率特性的测量，用液晶显示器显示幅频特性和相频特性曲线，同时还可打印频响曲线。关键词：幅频特性；相频特性；单片机；中图分类号：文献标识码：文章编号：（）（，）：，：； 引言传统扫频仪不仅价格昂贵，体积宠大，而且只能显示幅频特性曲线，不能得到相频特性曲线，更不能打印被测网络的频响曲线，给使用者带来诸多不便。为此，我们设计了一种频率特性测试仪，该设计主要包括扫频信号源、相频特性测试电路以及幅频特性测试电路三部分，其中信号源的设计采用技术。电路及相频测试

2、电路均集成在中，幅频特性测试电路由幅值检波以及转换电路完成。整个系统以单片机为控制核心，用液晶显示模块显示频响曲线，并可方便地与打印机连接，以实现频率响应曲线的打印。总体框图如图所示，该系统与传统扫频仪相比，成本低，体积小，使用方便。扫频信号源与频率特性测试电路的原理及实现扫频信号源采用技术，如图所示。用（×）存储正弦波的波形量化数据，用不同频率的脉冲信号驱动地址计数器，计数器的输出接到的地址线上，这样在的数据线上就会周期地出现正弦波的量化数据，经转换并滤波（平滑小锯齿阶梯）后可产生正弦波，幅值图频率特性测试仪框图为，为了提高信号源的带负载能力，加了一级二三年十二月44半导体技术第卷

3、第期图扫频信号源原理框图宽带功放。扫频信号源频率的步进调整是通过比例乘法器级联电路实现的。如图所示，高位置数为，低位置数为，在个脉冲内，端输出个脉冲，同时由其端禁止低位（）对进行比例分配，这样就会有个脉冲通过（）从直通输出。个脉冲结束时，（）的端发出一个使能脉冲，则可以有一个脉冲从端进入。那么在个脉冲内，有×个脉冲在处直通输出，有个脉冲从图级联电路端进入，按值比例分配后有个脉冲在处输出，共输出个脉冲，即（）。如同上述级级联，预置、后，其级联输出频率为（）。取晶振电路输出频率，（）×，即级联输出为预置频率的倍。若单片机将键盘输入值乘后作为预置数，可满足输出频率为键盘输入值的倍

4、频关系。正弦数据表中个采样代表一个周期，这样就可实现数控输出频率。输出频率的稳定度与精度完全取决于晶振精度，频率极稳定，无跳频现象。频率范围为，最小步长为。如果要把扫频信号频率提高一个数量级，可增加一级，同时将切换成。相位检测电路如图所示。被测网络的输入输December 2003图相频特性测试电路出信号经比较器后得到的方波，输入异或鉴相器，鉴相器的输入、输出关系如图所示。利用鉴相器的输出作为门控信号控制计数器在一定个数周期的时间内计数，通过单片机读出，并计算出相位差值。假设计数器在一个正弦波周期内计数，正弦信号频率为，计数时钟为，得到的计数值为，则相位差的计算公式为=360°

5、15;f 0×M /f ，本设计中取。图中触发器用于判断与的相位关系，当为时，超前于，当为时，滞后于。图相频特性测试波形图该部分电路设计中，器件选用公司的。使用原理图输入和输入结合的方法，对级联电路、×位、计数器、相位检测电路均集成在中，这就大大简化了外围硬件线路的设计，增加了系统的稳定性，提高了速度。单片机与共有根线互相连接，其中根作为单片机送往 的控制总Semiconductor Technology Vol. 28 No. 1245（）（）的（）的线，由的，、构成（作为送往的控制总线；作为同步时钟控制线；作为的应答信号线），另外根线用作数据线，由的完成。幅频特性测试电

6、路由峰值检波器、转换器及单片机构成。由于被测网络的输入信号幅度是已知的，只要测出被测网络输出信号的幅度，即可计算出其增益（数），计算由单片机完成。为了保证在范围内电容的充放电时间足够短，要合理选择参数，复位由软件控制。范围内的频率响应曲线。有时需要把频率响应曲线打印出来，为此，我们在设计本系统时，配有一个打印机接口。单片机控制部分单片机系统由、并口扩展、数据存储器、×键式键盘以及地址译码电路构成。程序编制与电路调试中有两个值得注意的问题：第一是步长问题。针对这一问题，我们通过改变步长的办法解决，在低频段取小步长，而高频段取较大步长。在只观察频响曲线或只打印的情况下，由于不需要延时，故

7、可在全频范围取较小步长（） ，每步所需时间很短，能较快地显示或打 印频率特性曲线。第二个问题是增益与相移的满量程问题。增益的量程我们定为±，较大增益的网络通过衰减网络接入，增益小于时被量化为。相移的满量程为±°。实验表明，设计的系统稳定可靠，相频特性曲线与理论一致。参考文献：朱定华单片机原理及接口技术电子工业出版社，李君凯利用图形点阵式液晶作为智能仪表的用户界面仪表技术，（）陈臣责：在系统可编程技术科学出版社，显示模块及打印机与单片机的连接该部分电路如图所示。显示模块选用的图单片机与、打印机的连接图是，是一个全屏幕×点阵式液晶显示器件，与单片机以位数据线和几条控制线连接，不用外加控制器。显示时由程序控制，既可显示某一频率点的频率特性，也可显示设定频率作者简介：操长茂（）男，武汉市人，讲师，研究方向为微电子、测控技术。（上接第页）表不同算法次实验的仿真结果比较均匀分布，非均匀分布，最优解次数，（）：赵天绪，郝跃，周水生冗余单元最优分配