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  • 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件的特性与参数时,用作测试的信号源或激励源。信号发生器...

    信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件的特性与参数时,用作测试的信号源或激励源。信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
    信号发生器的使用已经非常普遍,那么使用过程中就难免会出现各种故障。

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    西安安泰测试维修中心根据多年维修经验总结得知信号发生器常见故障如下:
    1、电源故障:不能正常开机
    2、输出端故障:阻抗异常;无信号;信号幅度异常
    3、显示故障:花屏;黑屏
    4、按键故障:按键无反应;调节旋钮无响应
    5、接口故障:不认存储介质;不能与控制系统联机
    6、其他使用问题等。
    那么如何避免信号发生器出现以上故障现象呢?下面西安安泰仪器维修中心网分享信号源使用注意事项:
    一、静电防护
    静电会产生瞬间高达几万伏的电压,对电子元器件有这致命的伤害。信号源中的衰减器和混频器对其极为敏感,特别容易被打坏。所以在使用信号有时,应注意静电防护。值得一提的是,有些静电人体并未能感知到,但是却足以对仪器造成损坏。
    1、请使用信号源附带的标准3芯交流电源线;
    2、静电会导致仪器的损坏以及使用者受到伤害。正确接地可以避免静电的累积;
    3、在没有保护接地的情况下,请不要破坏导线、电源线或者变压器的接地;
    4、检查交流电源的质量和极性,一般情况下仪表使用的电压为100V,120V,220V,误差+/-10%,或者240V,误差+5%/-10%。接地电阻应该小于1欧姆。零线和地线之间的压差小于1伏。有需要的话请安装不间断电源。
    5、仪器操作人员应穿静电服,防静电鞋,手戴防静电手环。并在每次使用仪器前测试其防静电准备是否良好。
    二、信号发生器输出功率不能太大
    1、避免由于信号源输出电平设置导致的前端损坏。输出信号的反射,或者外部的偏置可能导致前端过载,损坏前端器件。典型的反向功率保护电平是33dBm(2watt);
    2、在把信号幅度减小到较小小安全电平后再开启连接的仪器或者打开、关闭被测器件,可以避免信号对信号源输入和输出端口造成的意外冲击;
    3、避免测试允许直流或者射频信号输入射频输出–避免由于信号源输出电平设置导致的前端损坏。输出信号的反射,或者外部的偏置可能导致前端过载,损坏前端器件。典型的反向功率保护电平是33dBm(2watt);
    4、在把信号幅度减小到较小安全电平后再开启连接的仪器或者打开、关闭被测器件,可以避免信号对信号源输入和输出端口造成的意外冲击;
    5、避免测试允许直流或者射频信号输入射频输出口以及IQ输出口的系统;需要时,适当使用隔直器,限幅器和外部衰减器。
    经常的超负荷输出信号对信号源有不良影响,会降低信号源的使用寿命。安捷伦的信号源在不同型号和不同选件的情况下,输出功率各有不同。因此在使用信号源时应该要熟读此型号信号源的DataSheet.。在DataSheet中所给出的功率输出范围内使用仪器。
    三、在测试有源器件,如放大器时。信号源输出端必须加反向功率保护,在射频电缆未拧紧时,不要按输出键。
    1、注意阻抗匹配。如果阻抗匹配不好,由此引起的反射信号将直接进入到信号源内部的反向保护电路,对反向保护电路形成冲击。冲击越频繁,使方向保护电路更加加速老化。正确的设定输出功率值以及良好的阻抗匹配可以延缓器件的老化,降低故障率。
    2、在测试大功率的直放站时,将存在反向大功率,在信号源输出端必须加功率衰减器。
    四、如初测器件会产生直流偏置,测信号源输出端需加隔直器。
    直流偏置进入信号源的输出端后,会对信号源的反向功率保护电路产生影响。降低使用寿命。
    五、机械应力
    在信号源输出端,不能加持重物(如大功率衰减器等)六、保持良好的使用环境
    良好的接地,通风和散热是延长信号源使用寿命的必要条件。
    1、安捷伦的仪器使用电环境需达到安捷伦对供电电源质量的要求标准。类似于国检计算机机房A类标准。
    2、要定期清洁信号源的出风口,保证没有灰尘阻挡仪器的散热。通风不畅会导致仪器内过热,损坏。建议工作温度是20-30°C,保证环境温度<35°C;
    3、在不使用信号原时,请讲射频输出关闭。
    4、仪器安装在机柜里时,要保证仪器内外对流正常。环境温度必须低于产品工作温度,该温度为每消耗100瓦4°C。如果机箱消耗功率超过800瓦,必须使用强制对流散热。
    七、正确搬运仪器
    1、运输时候使用把手拎起仪器;
    2、避免把手放在前面板上抬起仪器。如果滑脱会导致键盘,旋钮以及接头的损坏;
    3、比较重的仪器请使用推车,或者2人搬运。
    4、运输时使用适当的包装。
    使用非专业包装材料可能导致仪器损坏。不要使用苯乙烯小球做为包装材料。它不能充分保护仪器,并会产生静电导致仪器损坏。可能的话请保留原包装以便重复使用。
    以上内容由安泰测试整理,如果大家在使用过程中有什么问题,欢迎咨询安泰仪器维修网(http://www.agitekservice.com)。

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    作用

    信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。它能产生多种波形的信号发生器,用于给被测电路提供所需波形、幅值和频率的测量信号。

    1.信号发生器可作用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带,也可用作高频信号发生器的外调制信号源。

    2. 在校准电子电压表时,它可提供交流信号电压。低频信号发生器的原理:系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器(输出变压器)和指示电压表。

    3.信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件的特性与参数时,用作测试的信号源或激励源。

    按键功能

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    功能键:

    【单频】键:选择“A路单频”或“B路单频”功能

    【扫描】键“选择单频”后,进行扫频功能(频率扫描)

    【调制】键:频率调制

    【猝发】键:猝发计数输出

    【键控】键:键控FSK(频移)/ASK(幅移)/PSK(相移)

    【TTL】键:TTL信号

    【计数】键,用来选择频率计数功能。

    【系统】键,用来进行系统设置及退出程控操作。

    【Sine:正弦】【Square:方波】【Ramp:三角波】【Pulse:脉冲波】【Noise:噪声】【Arb:任意波】键,用来选择波形。

    【A输出/触发、B输出/触发】键,用来开关A路或B路输出信号,或触发A路、B路信号。

    软键:

    屏幕右边有五个空白键〖〗,其键功能随着选项菜单的不同而变化,称为选项软键。

    数字键:

    【0】【1】【2】【3】【4】【5】【6】【7】【8】【9】键,用来输入数字。

    【.】键,用来输入小数点。

    【-】键,用来输入负号。

    单位软键:屏幕下边有五个空白键,定义:随着数据的性质不同而变化,称为单位软键,数据输入之后必须按单位软键,表示数据输入结束并开始生效(可选频率);

    显示操作步骤

    0d314eb648320fe08dd26e6711189341.png

    功能菜单:

    按【单频】后

    【选项1】软键:选中“频率/周期”,如xxmS

    【选项2】软键:选中“幅度”;(设定幅度的峰值为“xx Vpp”)

    【选项3】软键:选中“直流偏移”;(设定直流偏移值“xx Vdc”)

    【选项4】软键:选择波形

    按【扫描】后

    【选项1】软键:设定“始点频率”,“终点频率”“步进频率”

    【选项3】软键:设定扫描方式

    【选项5】软键:手动扫描、自动扫描设定(如:选中“手动扫描”,则连续扫描停止,每按一次CHA【Output/Trigger】软键,A /B路频率步进一次。)

    按【调制】后

    【选项1】软键:设定频率数值(如:设定选择载波频率值)

    【选项2】软键:设定载波幅度

    【选项3】软键:设定调制频率

    【选项4】软键:设定调频深度值(*%)

    【选项5】软键:设定调制波形

    按【单频】键后,再按【猝发】后(进入A/B路猝发)

    【选项3】软键:设定猝发计数

    【选项4】软键:设定猝发频率

    【选项5】软键:单次猝发(每按一次【触发】软键,猝发一次)或连续猝发(连续猝发恢复)

    按【单频】键后,再按【键控】后,选中“A/B路FSK(频移)/ASK(幅移)/PSK(相移)”功能

    【选项1】软键:设定载波频率数值

    【选项2】软键:设定载波幅度值

    【选项3】软键:设定跳变频率数值

    【选项4】软键:设定跳变间隔时间

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  • 模电课程设计——信号发生

    千次阅读 2019-07-13 22:17:44
    设计一个供电电源为交流220V、50Hz的占空比可调的矩形波、三角波信号发生器。主要电路指标要求波形频率为1KHz~10KHz,波形幅值小于12V,其它指标要求尽可能多的信号多样性。本设计是设计一个完整的信号发生器,单元...

    1.1 设计题目及要求

    设计一个供电电源为交流220V、50Hz的占空比可调的矩形波、三角波信号发生器。主要电路指标要求波形频率为1KHz~10KHz,波形幅值小于12V,其它指标要求尽可能多的信号多样性。本设计是设计一个完整的信号发生器,单元电路必须包括整流电路、滤波电路、稳压电路、信号发生电路。

    1.2 总体设计方案

    1.2.1设计思路

    本次设计主要是编写软件程序装载到单片机 AT89C51中 ,输出的数字信号再经过DAC0832转换器转变为模拟信号,再经过放大处理实现方波、三角波、正弦波等常用波形的发生。根据要求,对这三种波形的频率调节和幅度调节编写程序代码,并将所写程序代码装载到单片机的用来存放程序的程序存储器中以达到波形的幅度可以调节,频率也可以调节。

    1.2.2设计方案

    方案一:使用非稳态的多谐振荡器作为波形发生器的这要元件,然后再加入不同的电路,根据所需要的三角波,正弦波,方波等的要求加入积分电路,这样构成的一个波形发生器。这三种波形具有相同的输出频率,也就是不能输出不同频率的三种波形,通过调节运放的参数可以使频率改变,这样频率就改变了。

    方案二:使用单片函数发生器(如8032芯片),让它由单片机控制,通过这种方案来设计波形发生器。

    方案三:利用传统的锁相频率合成法来设计波形发生,各方面性能良好的的正弦波可以通过使用IC145152芯片控制,然后从压控振荡器搭接而成,比较熟悉的锁相环电路输出,正弦波再通过过零比较器,就可以产生我们所需要的方波,方波通过积分电路生成三角波,就实现了波形发生器的设计
    方案四:进行利用AT89C51单片机芯片,让单片机 AT89C51 作为主要的控制芯片,输出的数字信号经过DAC0832,转变为模拟信号,再经过放大处理实现方波、三角波、正弦波这三种常用波形的发生。

    1.2.3方案论证与比较

    方案一由于非稳态的多谐振荡器使用的是分立元件构成,模拟信号非常不稳定,特别容易受到各种干扰,精度很难达到要求(比如放大器存在各种失真,集成电路也有零点漂移),而且结构很复杂,设备体积过大导致准确度不高,不利于调节频率。方案二虽然很简单,也很容易实行,但是通过8038所产生的波形,它的频率的稳定性很差,还容易产生生高次谐波分量,容易产生干扰。方案三的电路构成太复杂,也存在很多干扰,不容易实现。方案四通过软件的设计来控制硬件,输出不同的波形,而且方案四中所用到元器件很便宜,在市面上也很容易买到,设计方案也简便易懂。
    综上所述,选择使用方案四来设计。

    第二部分 单元电路设计
    2.1 整流电路
    在这里插入图片描述
    2.1.1整流电路及其工作原理或功能说明

    2.1.2整流电路元件的选取与计算
    2.2稳压电路
    在这里插入图片描述
    2.2.1稳压电路及其工作原理或功能说明

    2.2.2稳压电路元件的选取与计算

    (1)测量电源稳压特性。使稳压电源处于空载状态,调可调电源电位器Rf3,
    模拟电网电压波动 士10%;即Vi由8V变到l0V。且测相应的ΔV。计算稳压系数。
    (2)测量稳压电源内阻。稳压电源的负载电流IL由空载变化到额定值IL=100mA,
    测量输出电压V0的变化量即可求出电源内阻r0= 时,测量过程,使Vi=9V保持不变。
    (3)测试输出的纹波电压。将图14-1的电压输入端Vi接到图14-2的整流滤波电路输出端(即接通A—a,B—b),在负载电流Il =l00mA条件下,用示波器观察稳压电源输入输出中的交流分量μ0 ,描绘其波形。用晶体管毫伏表,量测交流分量的大小。

    2.3 滤波电路
    在这里插入图片描述
    2.2.1滤波电路及其工作原理或功能说明

    2.2.2滤波电路元件的选取与计算
    放大电路是同相比例运算电路,RC串并联电路既是正反馈电路,又是选频电路。输出电压。经RC串并联电路分压后在RC并联电路上得出反馈电压,加在运算放大器的同相输入端,作为它的输入电压。由此得

    在这里插入图片描述
    欲使i与。同相,则上式分母的虚数部分必须为零,即
    在这里插入图片描述

    这时,而同相比例运算放大电路的电压放大倍数则为
    在这里插入图片描述

    可见,当时在这里插入图片描述
    在特定频率在这里插入图片描述时,和同相,也就是RC串并联电路具有正反馈和选频作用。和都是正弦波电压。
    在这里插入图片描述
    振荡频率的改变,可通过调节R或C或同时调节R和C的数值来实现。由集成运算放大器的RC振荡电路的振荡频率一般不超过1MHz。

    2.4 信号发生电路

    2.2.1信号发生电路及其工作原理或功能说明
    (1)正弦波发生器
    在这里插入图片描述
    (2)矩形波
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    (3)三角波发生器
    在这里插入图片描述

    其中集成运放A1组成的迟滞比较器,其反相接地;A2组成的反相积分电路,积分器的作用是将迟滞比较器输出的矩形波转换为三角波,同时反馈给比较器的同相输入端,是比较器产生随三角波变化而翻转的矩形波。
    工作原理:图中,集成运放A1同相输入端的电压由uo和u01共同决定,根据叠加原理 u+=u01+u0
    当uo>0时,u01=+Uz;当u+<0时,u01= -Uz;即迟滞比较器的翻转发生在u+=0的时刻,此时比较器的输入电压,即积分器的输出电压u0应是u0=+Uz,也就是比较器的上下门限电压。经计算,在这里插入图片描述

    (4)锯齿波
    在这里插入图片描述
    2.2.2信号发生电路元件的选取与计算
    (1)正弦波发生器
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    (4)锯齿波

    两个运算放大器选择CF725最大电源电压v,共模抑制比120dB,最大输入电压v。
    稳压管D1,D2选择2CW76,稳定电压为12v,稳定电流20mA
    Uz=发生电路输出电压幅值Uom=Uz,取R1=R2=6KΩ,则Uom=12V
    运放输出电压最高13.5V
    对运放A1,i+=i-流过R1.R2电流,流过限流电阻R3最大电流,则,取R3=1K
    ,取c=0.1uF,10Hzf10KHz,将R1,R2,C代入上式得5002Rp+Rw500K,取Rw=150,Rp175,为保证f=10KHz,且Rw=0时,二极管安全,取Rpmin=200即Rp=200-250K
    ,R4=R1∥R2=3K,R5=120K
    取2CZ55B型二极管,最大整流电流为1A,反向工作峰值电压50V

    第三部分 整机电路

    3.1 整机电路图
    在这里插入图片描述
    3.2 元件清单
    启东计算机厂有限公司的“模拟电路试验箱”;protues;keil 4

    在这里插入图片描述
    第四部分 性能测量

    4.1实验条件(仿真调试和试验箱)

    4.2 电路调试

    4.2.1 测试使用的仪器

    启东计算机厂有限公司的“模拟电路试验箱”;protues;keil 4

    4.2.2 指标测试步骤及测量数据

    本次的设计主要应用了protues和keil 4软件进行系统设计和仿真,经过仿真后,结果较好,示波器可以正确的输出锯齿波、三角波、梯形波、正弦波等。

    4.2.3 故障分析及处理

    在使用keil 4调试程序时,我将延时程序写错了导致程序不能正常运行,正常运行等等小问题。在硬件调试时,我开始的时候也是错误百出,结果可想而知,程序无法运行。但是我学到了很多知识,硬件的调试不能着急,需要一部分一部分慢慢的调试,先检查AT89C51工作是否正常,然后用一个DA加示波器调试看是否正常工作。在每一部分都不出现错误的情况下,再去调试整个的硬件电路,我认为在调试过程当中,一定不能心急,需要的是信心和耐心,如果不这样的话,很难得到调试结果的。

    4.3 电路实现的功能和系统使用说明

    波形发生器在实验过程中经常被用到,由纯粹硬件构成的传统的设计存在一定的弊端。本次设计致力于研究设计出一种频率可以调节而且很稳定,准确度高、波形质量好、输出频率范围宽、易携带等特点的波形信号发生器,以满足学科领域以及社会实践对信号源的要求。本次设计主要是编写软件程序装载到单片机 AT89C51中 ,输出的数字信号再经过DAC0832转换器转变为模拟信号,再经过放大处理实现方波、三角波、正弦波这三种常用波形的发生。根据要求,对这三种波形的频率调节和幅度调节编写程序代码,并将所写程序代码装载到单片机的用来存放程序的程序存储器中以达到波形的幅度可以调节,频率也可以调节。

    第五部分 课程设计总结

    本次的课程设计基于单片机的波形发生器软件设计,在这个过程当中,我学到了很多东西
    (1)首先对于单片机有了更进一步的了解,对于单片机的时钟电路,复位电路原理也都很了解了,有关晶振的知识,复位的方式都有了解,不像以前,知道的很泛泛。对于DA转换器也有了更深的了解,对于它的内部结构,引脚的功能也有了更进一步的了解,对于键盘的工作原理也有了更进一步的了解。也知道了如何才算一个完整的单片机系统。
    (2)通过画单片机的原理图和PCB图,学会了使用Proteus 软件,现在能够独立的完成单片机电路的设计,而且,在元器件封装方面,也有了很多的理解。
    (3)现在能够熟练的使用Keil uVision4软件,对于单片机C语言和汇编语言知道了更多,知道了C语言在Keil uVision4软件中如何调试,对于C语言的使用更加流利。
    (4)在硬件电路调试过程中,学会了如何一部分一部分的调试,如何出现波形,对于仿真,我也学到了很多。
    在这次设计当中,我深刻的体会到了知识的重要性,专业知识很强大,可以让我们学习到很多。它锻炼我的很多能力,让我知道理论必须要结合实际,才能设计出一个好的作品,通过这次设计,也检验了我大学对于专业知识的学习,是对我大学专业知识的一个检验和总结。

    展开全文
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  • 基于TPF111芯片的交流信号幅值检测

    千次阅读 2020-06-21 00:19:43
    01为什么测量交流信号的幅值 在全国大学生智能车竞赛中,有组别是通过电磁导航完成赛道循迹。今年(第十五届)有增加了通过 人工智能完成电磁 导航的组别。这些组别的基础都需要能够对由工字型电感所检测到赛道交变...

    01为什么测量交流信号的幅值


    在全国大学生智能车竞赛中,有组别是通过电磁导航完成赛道循迹。今年(第十五届)有增加了通过 人工智能完成电磁 导航的组别。这些组别的基础都需要能够对由工字型电感所检测到赛道交变磁场信号进行精确测量。虽然磁场有可能会受到各种环境 磁场屏蔽 的影响,发生变化,或者由 信号发生器的原因引起磁场变化 ,但对检测到的交流磁场信号进行精密幅度测量是为后面应用打下基础。

    在之前,通过博文讨论了一些检测20kHz交流磁场信号幅值的方法,包括:

    灵活高效的电磁信号的检测方法,可以提高实际工程应用中的 电磁定位 的精度。

     

    02基于TPF111测量幅值的原理


    本文提到的 TPF111 芯片原本是是一款专门针对消费类应用而设计的低成本视频重构滤波器。它本身是对输入信号进行2倍(6dB)的视频放大的功能。如果通过电容耦合,可以实现对信号钳位的功能,也就是能够将信号的最低值进行钳位到200mV左右。利用这个特点,可以实现对于输入交流信号的幅值的测量。

    下图是TPF111内部对输入信号中视频同步(行同步、场同步)电平(信号的最低电平)进行钳位的结构示意。如果输出信号通过电容耦合到输入端,那么有内部的电平比较和MOS管放电回路的作用,会使得信号的最低电平维持在一个固定的电位上。

    ▲ TPF111同步头钳位电路

    ▲ TPF111同步头钳位电路

    如果输入是一个正弦信号。它的最低电平被维持在Vclamp上,那么输出电压的平均值就等于E+Vclamp。因此由输出信号的直流分量,减去固定的Vclamp,就可以得到对应信号的幅度E的大小。这就是TPF111完成正弦信号检波的基本原理。

    ▲ 信号底部钳位之后对应的直流分量

    ▲ 信号底部钳位之后对应的直流分量

    关于TPF111的基本功能实验可以参考博文: TPF111视频信号放大器研究 中的结果。

     

    03幅度可调的20kHz交流信号源


    为了验证TPF111的上述对正弦信号幅度检波的效果,需要建立一个幅值可以通过程序控制的20kHz交流信号源。这样可以测量TPF111检波的输入输出之间的关系。

    1.基本方法

    在之前的博文中,给出了一些基本的交流信号源的实现方法,主要包括:

    (1)使用交流信号源。在一般的交流信号源设备中,都具有对输出信号幅度控制的功能。比如在 如何使用万用表测量随机噪声 介绍的 DS345信号源。但是这类信号源改变输出幅值缺少外部编程接口。
    (2)使用机械变阻器。当然,普通的电位器可以改变信号的幅值,但同样缺少可编程接口。在博文 机械变阻器 中介绍了使用步进电机控制电位器的方式。但这种方法只能是大体给出信号变化的方向,缺少精确设定的方法。
    (3)使用数字电位器。在之前的博文 X9C102,X9C103, X9C104 以及 AD5272数字变阻器 中介绍了两类数字电位器、变阻器。但由于寄生电容的影响,使得这类器件对于信号的频率有限制。

    (4)使用DAC来改变交流信号的幅值。本实验中的20kHz交流信号源借用了在博文 DAC8830可以当做电位器来使用吗? 所给出的方法。

    ▲ 多种电解电容的极性标示

    ▲ 多种电解电容的极性标示

    2.DAC8830可变幅值交流信号源

    直接使用DAC8830改变交流信号的幅值,由于DAC8830输出阻抗的影响,还需要外部增加运放来提高DAC8830输出带负载的能力。下面使用 OPA4377 作为DAC8830 输出缓冲,便可以带动后面的各种对交流输出信号的检波负载。

    ▲ 基于DAC8830的可变幅值信号源实验电路板

    ▲ 基于DAC8830的可变幅值信号源实验电路板

    stm32cmd(‘set 7fff’)

    下面是使用DAC8830所获得的输出幅值可调的20kHz的信号源。它的输出有OPA4377进行缓冲,提高了带负载的能力。

    ▲ 利用DAC8830输出不同幅度的交流信号

    ▲ 利用DAC8830输出不同幅度的交流信号

    #!/usr/local/bin/python
    # -*- coding: gbk -*-
    #============================================================
    # TEST1.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-06-20
    #
    # Note:
    #============================================================
    from headm import *
    from tsmodule.tsvisa        import *
    from tsmodule.tsstm32       import *
    #------------------------------------------------------------
    gifid = 5
    #------------------------------------------------------------
    printf(meterval())
    tspgiffirst(gifid)
    step = 100
    for i in range(step):
        setnum = int(0xffff * i / step)
        stm32cmd('set %x'%setnum)
        time.sleep(.2)
        tspgifappend(gifid)
    printf('\a')
    #------------------------------------------------------------
    #        END OF FILE : TEST1.PY
    #============================================================
    

    下面三张图分别显示了DAC8830设定数值与输出交流信号实测幅值之间的关系。可以看到在大范围、小范围,设定数值与输出电压幅值之间具有线性关系。只是在数值比较小的时候,输出交流信号幅值会有一定的波动和非线性。
    ▲ 设置数值与输出交流信号电压

    ▲ 设置数值与输出交流信号电压

    ▲ 设置数值与输出交流信号电压

    ▲ 设置数值与输出交流信号电压

    ▲ 设置数值与输出交流信号电压

    ▲ 设置数值与输出交流信号电压

     

    04实验方案


    利用TPF111U设计带有电容耦合的放大电路,如下图所示。可以看到TPF111封装很小,这就减少了检波方案所占用的电路板的尺寸。

    ▲ 实验TPF111U原理图和实验电路板

    ▲ 实验TPF111U原理图和实验电路板

    注意: TPF111U的封装是SC70

    下图显示了输入信号与TPF111输出信号之间的关系。可以看到输出信号是对输入信号进行了两倍(6dB)的放大。而且输出信号的最低值在这个过程中都基本上维持不变,表明了TPF111对于最低点为的钳位功能。

    当输入信号的幅度超过的TPF111工作电压的一半的时候,输出信号就会出现饱和失真。

    ▲ TPF111U输出与输入信号之间的关系

    ▲ TPF111U输出与输入信号之间的关系

     

    05实验结果


    当输入交流信号为0:V时,TPF111输出的偏置电压为:0.437V。这就是Vclamp。

    下面通过DAC8830加入信号幅度可变的20kHz交变信号。通过万用电压的直流档测量TPF111的输出直流分量。下图显示了输入交流信号的有效值与输出信号直流分量之间的关系。

    输入信号有效值小杨说0.85V时,输出与输入之间基本上呈现线性关系。当输入信号超过0.85V,输出电压变缓,这是由于输入信号峰值过大,使得TPF111出现饱和造成的。

    ▲ 输入交流信号与TPF111U输出直流信号之间的关系

    ▲ 输入交流信号与TPF111U输出直流信号之间的关系

    下面将输入信号小于0.5V时,输入输出之间的关系绘制出来,可以看到输出的电压基本上与输入之间呈现增量线性的关系。消除了使用二极管进行检波时的死区的影响。
    ▲ 输入交流信号与TPF111U输出直流信号之间的关系

    ▲ 输入交流信号与TPF111U输出直流信号之间的关系

    对于信号小于0.05V的时候,信号输出呈现比较缓慢的趋势。下面对于信号小杨说0.01V时的曲线进行放大。可以看到,虽然这部分的信号呈现更多的非线性,但仍然没有明显的死区。这就表明使用TPF111检波有更强的灵敏性。
    ▲ 输入交流信号与TPF111U输出直流信号之间的关系

    ▲ 输入交流信号与TPF111U输出直流信号之间的关系

     

    ■ 结论


    TPF111原本是用于视频放大的电路,本文探讨了利用它的低电平钳位功能来对输入正弦交流信号进行检波。通过实际信号的测量,表明使用TPF111输出的直流分量来检测输入正弦波的幅值,基本上没有死区的影响,检波灵敏度很高。在高频检波 博文中介绍使用单电源运放LMV321进行半波放大来进行检波,相比之下使用TPF111检波有着更大的线性范围。

    由于TPF111的输出有一个固定的直流分量,所以需要预先采集保存这个直流电压数值。在最终的测量结果中将该分量减除,才能够获得与输入交流信号幅值成正比的幅值信息。

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空空如也

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