网络导纳测试幻灯片.ppt
网络导纳测试第1页，共28页，编辑于2022年，星期二摘要本系统主要有两大部分组成,一部分是由FPGA和AD9851组成的DDS信号源,信号出来经过滤波,电压放大,功率放大,然后驱动网络负载;另一部分是由单片机DS89C430和AD637,AD8302,MAX197构成的数据处理系统,AD637主要负责采集从网络负载的电压和电流的有效值,然后送入MAX197进行数据处理得到导纳模,AD8302则可以直接测量出两组信号也是电压电流的相位差,既完成导纳模的测量.关键字:导纳模,导纳角,DDS,AD637,AD8302,MAX197第2页，共28页，编辑于2022年，星期二一 方案论证与比较方案一：使用集成函数发生器芯片集成函数芯片有ICL8038等。ICL8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种不同的波形，将它作为正弦信号发生器。它是电压控制频率的集成芯片，失真度很低。可输入不同的外部电压来实现不同的频率输出。但是做到100HZ的频率步进比较难实现.所以放弃.第3页，共28页，编辑于2022年，星期二方案二 双DA利用FPGA和双DA实现的软件DDS也是一种比较好的方法,但是做出来的频率和DA的转换速率,失真度和DA的精度都有关,而且对数据的处理也比较麻烦.第4页，共28页，编辑于2022年，星期二方案三：直接数字频率合成（DDS）直接数字频率合成技术是根据相位间隔对正弦信号进行取样、量化、编码，然后储存在EPROM中构成一个正弦查询表。频率合成时，相位累加器在参考时钟的作用下对时钟脉冲进行计数，同时将累加器输出的累加相位与频率控制字K预置的相位增量相加，以相加后的吉果形成正弦查询表的地址；取出表中与该相位对应的单元中的幅度量化正弦函数值，经DA转换器输出模拟信号，再经低通滤波器平滑得到符合要求的模拟信号。第5页，共28页，编辑于2022年，星期二方案选择综合比较以上方案，结合信号发生器产生的频率稳定度和精确度要求，我们选择DDS直接数字频率合成。一方面，DDS较信号发生器更容易精确控制；另一方面，DDS较锁相式频率合成外设少，更容易实现。第6页，共28页，编辑于2022年，星期二数据处理和实现部分我们采用直接测量测量流过一端口网络的电流和网络上的电压降，送单片机处理（Y=I/U）得到导纳模。捕捉一端口网络输出电压和电流的特性曲线，比较它们的相位差可以得到导纳角，从而可以得到电导G=ReY=|Y|,导纳B=ImY=|Y|第7页，共28页，编辑于2022年，星期二系统总体设计和单元电路本系统主要有信号发生源,自制网络负载,真有效值转换,相位差测量,人机界面显示等构成,其系统结构如下图所示:第8页，共28页，编辑于2022年，星期二系统总图FPGADDS滤波功放网络负载电压取样RMS DCA/D处理LED显示DS89C430按键I/V变换电压取样两级放大RMS DCA/D处理AD8302相位测量A/D处理第9页，共28页，编辑于2022年，星期二主要模块电路设计1.信号源电路第10页，共28页，编辑于2022年，星期二2.AD9851电源电路第11页，共28页，编辑于2022年，星期二3.滤波电路第12页，共28页，编辑于2022年，星期二滤波电路电容的选择根据Fosc=105/(3*Cosc),我们所需的频率由于只到10KHZ,所以选了15K的截止频率,经过仿真,电容选了40PF的,出来的效果非常好.第13页，共28页，编辑于2022年，星期二4.甲乙管对称放大功放电路设计第14页，共28页，编辑于2022年，星期二5.自制网络第15页，共28页，编辑于2022年，星期二6.网络电压取样电路第16页，共28页，编辑于2022年，星期二电压取样电路注意点:因为达林顿管出来的电流非常大,如果出来直接采电压的话直接送给AD637可能会烧坏,所以出来的电流经过两个相同的电阻限流,采集网络电压的一半.第17页，共28页，编辑于2022年，星期二7.信号第一级放大电路由于经过网络负载后电压衰减得很厉害,所以采用AD620来实现信号的前级放大,AD620是一种低功耗的仪用放大器，特别适合做小信号的前置放大级，经AD620放大后的小信号失真度很小,经验证,出来后电压可以放大到7.2V,而且失真很小.第18页，共28页，编辑于2022年，星期二8.AD620典型应用电路第19页，共28页，编辑于2022年，星期二AD620放大倍数的计算G=49.4K/Rg+1Rg是AD6201脚和8脚之间的电阻值第20页，共28页，编辑于2022年，星期二9.二级放大第21页，共28页，编辑于2022年，星期二10.真有效值电路典型设计第22页，共28页，编辑于2022年，星期二AD637注意问题1.输入信号范围:正负15V供电07V 正负5V供电04V2.具有分贝输出060DB对应0.1V2V3.频带:输入信号200mv,频率上限600KHZ 输入电压1V时,频率上限8MHZ第23页，共28页，编辑于2022年，星期二11.导纳模测量电路第24页，共28页，编辑于2022年，星期二12.AD8302典型应用电路第25页，共28页，编辑于2022年，星期二AD8302注意点1.AD8302是ADI公司生产的用于RFIF幅度和相位测量的新型芯片，可测量两输入信号之间的幅度比和相位差,因此可以测量I/U和电流电压的相位差第26页，共28页，编辑于2022年，星期二2.测量增益时,2个动态信号的范围为正负30DB,对于-30DB输出的电压为30mv,30DB输出的电压为1.8v,输出电流为8mA.3.测量相位差的范围为0180度,对应输出的也为01.8V第27页，共28页，编辑于2022年，星期二13.导纳角测量电路第28页，共28页，编辑于2022年，星期二
