一種頻率特性測(cè)試儀的設(shè)計(jì)
設(shè)相位累加器的位數(shù)為N,相位控制字的值為FN,頻率控制字的位數(shù)為M,頻率控制字的值為FM,內(nèi)部工作時(shí)鐘為Fc,最終合成信號(hào)的頻率和相位可由下式來決定:F=Fc·FM/2N,θ=2πFN/2M。其中M=32,N=5,外部輸入25 MHz的時(shí)鐘,經(jīng)過內(nèi)部6倍頻后為fc=150 MHz。由于不需要設(shè)置相位,所以五位相位控制字一直寫入0,頻率控制字為FM=2NxF/Fc。
3.2 有效值檢波模塊
真有效值檢波電路采用ADI公司的AD637,該芯片根據(jù)真有效值計(jì)算公式,直接輸出信號(hào)的有效值電壓,原理圖如圖3所示,通過使用片內(nèi)后級(jí)濾波網(wǎng)絡(luò)可以有效減小帶內(nèi)紋波。在C_AV口接入1μF的電容,在輸入信號(hào)頻率小于1MHz時(shí),幅度的測(cè)量誤差小于1%。精度非常高。
3.3 限幅放大電路
在對(duì)信號(hào)進(jìn)行相位測(cè)量前,要先將其整形為方波。但當(dāng)信號(hào)經(jīng)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)后幅值有較大變化,可能出現(xiàn)信號(hào)較強(qiáng)時(shí)超出后級(jí)處理芯片的測(cè)量范圍,而信號(hào)較弱時(shí)又不能夠被后級(jí)處理芯片識(shí)別的情況。由于對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率或者相位的測(cè)量只需要知道其周期信息,而非幅值信息,因此在把正弦信號(hào)整形成方波的模塊中,采取限幅放大,而不采用單純的LM311整形電路,可以達(dá)到更好的效果。
具體電路如圖4所示,此限幅放大電路由前級(jí)同相放大、限幅放大和電平轉(zhuǎn)換電路3部分組成。前級(jí)同相放大電路主要起到阻抗變換的作用;限幅放大電路采用二極管1N4148實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋橋式限幅。如果輸出信號(hào)幅值大于5 V,橋式電路的二極管導(dǎo)通,穩(wěn)壓二極管工作,將電壓鉗位于5 V左右;電平轉(zhuǎn)換電路將放大后的信號(hào)經(jīng)比較后整形為方波信號(hào)。轉(zhuǎn)換為TTL電平,便于送入后級(jí)電路處理。
由于比較器一級(jí)的輸入輸出電壓都很大,因此電路中的運(yùn)放芯片應(yīng)該選取超高擺率、輸出電流大、耐壓高的運(yùn)放。同時(shí),為使進(jìn)入比較器的信號(hào)更加穩(wěn)定,應(yīng)選取增益帶寬積較大的運(yùn)放。綜合以上因素,選取LF356。其增益帶寬積達(dá)到5MHz,擺率12V/μs,遠(yuǎn)滿足設(shè)計(jì)要求。
評(píng)論