2019 年（D 题）简易电路特性测试仪 自用学习_简易电路特性测量仪

2019 年（D 题）简易电路特性测试仪

题目具体要求

首先拿到题目感觉题目很长啊，很复杂的样子，这可咋办，我决定拆解题目，一步步分析要求。

题目分析

1、“进而判断该放大器由于元器件变化而引起的故障或变化” ： 那么是否可以从某个元器件发生故障的情况考虑要检测的内容？------->该电路要检测些什么呢？
2、 要求1：测试仪输出1kHz正弦波信号，自动测量并显示该放大器输入电阻 ：如何输出？如何测量？如何显示？
3、 要求2：输出1kHz正弦波信号，自动测量并显示输出电阻：同样疑惑？
4、 要求3：自动测量并显示增益 那肯定要自带电阻啊，难道自带电压表电流表？？ 是用比例表示吗？还是测量两边再自行计算呢？
5、 要求4：自动测量并显示放大器的频幅特性曲线，显示上限频率值：采样间隔？测几个？

考虑：

1）输入电阻定义：

从放大电路的输入端看进去的等效电阻称为放大电路的输入电阻。考虑中频段的话，从放大电路输入端看，等效为一个纯电阻Ri。输入电阻Ri的大小等于外加正弦输入电压与相应的输入电流之比。
输入电阻这项技术指标描述放大电路对信号源索取电流的大小。
通常希望放大电路的输入电阻越大越好。Ri越大，说明放大电路对信号源的索取的电流越小。

输出电阻：从放大电路输出端看进去的等效电阻。
如上面的图，
输入端不加电压，无负载进行测量

这也是一种测量输出电阻的方法。
输出电阻越小，带载能力越强。
2）能测量到的只有输出信号，可测输出电压、电流！
3）肯定需要一个函数信号发生器，用于输出信号+测试的电源内阻；
那么怎么测量呢？需要一个控制器，用于计算吧根据输入的信号进行计算，所以需要一个单片机最小系统。并可以利用其进行ADC采样。
4）分析一下题目中的电路吧：
首先1kHz正弦波的输入，所以放大器实际上还是工作在中低频，可以利用中低频等效电路进行等效。(为分压偏置放大电路)

S9013

由于要求β子啊60-300之间都可以，所以不能选J型的

正弦波生成部分

本题还需要测量幅频特性，所以需要很多频率的正弦波。要能输出正弦波，且可以手动调节正弦波频率，所以需要主控芯片进行控制。
采用广泛应用的DDS信号发生器的方式输出正弦波。
DDS信号发生器原理
计划使用AD9833实现正弦波输出
datasheet


如果购买模块的话自行设计测试线路就好，AD9833模块输出为负载在直流上的正弦波。

AD9833 部分 集成模块
FSYNC 输入数据的帧同步信号，变为低电平时告诉内部向器件写入新数据字。
SCLK 串行时钟输入，数据在SCLK下降沿逐个输入。
SDATA 串行数据输入
主要用这三个端口与主控芯片进行连接。
输出可以接一个电容，用于滤除直流电。

正弦波幅度约为0.6V。由于要考虑放大电路失真问题，所以需要将输出交流电峰值降到10mV-30mV之间大约合适。
此处需要引入降压电路！
思路：反向比例放大电路；电压跟随电路；

uo = -Rf/R1*ui 由此可以控制输出正弦波幅度，但是需要±12V的电源。
R2 = R1//Rf 保证外接电阻的对称性。可以使Rf可控 用于调节

测量Ri的思路

还是原先这个图，可以通过反向比例放大器的输出电压作为Us 测量Us以及Ui ，串联一个电源内阻 用的电阻需要评估一下，暂定10kΩ吧
利用Ri = Ui/((Us-Ui)/Rs)可求出输入电阻，那怎么测Us和Ui呢？
为输入电压有效值，可以利用ADC模数转换，采用有效值采样法，由于单片机自己的只能测量直流模拟信号，所以引入模块进行测量，就可以不用再转成直流了。
可以使用AD7606

200kSPS 采样率为200k每秒可以满足要求。

测量Ro的思路

测量原理，上面已经叙述了，此处不再叙述，只是需要知道，空载时的输出端电压、接入负载时的输出端电压，测电压可以用上面的方法。
这里需要加一个负载进行辅助测量，那么怎么控制是否接通呢？–>可采用继电器

还有一个问题，怎么提供-12V的电压呢？
答：可以利用先提供12V电压，再将12V电压转为GND，那么原来的GND就变为-12V电压了，12V电压可以考虑用BUCK电路实现。

检测增益

设计好电路之后，可以直接测量增益了。

检测幅频特性

题目中电源的考虑

这个电路可以提供2.7V电压给AD9833
测试仪可以自带电源嘛，比如给个9V电源，tps也能进行电压转换9V转12V 就可以得到-12V了。
单片机嘞？怎么供电呢？再转个5V？

------这段时间先忙别的吧，快开学了，后续再更------------------
2022/8/20