【正文】 描鋸齒波發(fā)生器、掃頻 信號發(fā)生器 、寬帶放大器、頻標信號發(fā)生器、X 軸放大、 Y 軸放大、顯示設備、面板鍵盤以及多路輸出電源等部分組成。掃頻信號發(fā)生器產生的掃頻信號送到寬帶放大器放大后，送入衰減器，然后輸出掃頻信號到被測電路。掃頻信號通過被測電路后，經過 Y軸電位器、衰減器、放大器放大后送到示波管的 Y 軸偏轉板，得被測電路的幅頻特性曲線。 傳統(tǒng)上，信號掃頻發(fā)生器已被嵌入的硬件單元， 但由于多媒體 PC 的年齡，靈活的，可編程的軟件樂音掃頻發(fā)生器也可用。最常見的波形為正弦波，脈沖，方波和三角波振蕩器鋸齒波，通常可作為任意波形掃描頻率發(fā)生器（ AWG）。功能掃描頻率發(fā)生器不 同的輸出功能，頻率范圍，頻率精度和穩(wěn)定性，和其他一些參數(shù)的數(shù)量。 AWG 的是比功能掃描頻率發(fā)生器一般都比較昂貴，而且往往更多的可用帶寬非常有限，因此，他們通常只限于較高端的設計和測試應用程序。音掃頻發(fā)生器通常用于一并聲級計，當測量一個房間或聲學的聲音重放系統(tǒng)，和 /或與示波器或專門的音頻分析儀。在信號與 系統(tǒng)的學習中我們知道，在不知到系統(tǒng)的頻譜特性時，我們將其看作是一個“黑箱子”，然后通過輸入、輸出的傳 遞函數(shù)的關系來描述系統(tǒng)的內在特性。 （ 1）動態(tài)測量法 動態(tài)測量法主要是指沖激響應測量法，它利用被測網絡的沖激響應來推算出網絡的頻率特性。 第二章 便攜式掃頻儀器 方案 的 選擇 8 圖 21 穩(wěn) 態(tài)測量法原理 圖 21 是 一個 最簡單的穩(wěn)態(tài)測量網絡 ，圖中單調諧電路就是一個線性非時變網絡，其測量過程是： 先 將信號源 Ui(t) = sinω t加到被測網絡的輸入端，網絡的穩(wěn)態(tài)響應為（上圖 a 所示） Uo(t) = H(jω )sin(ω t+Φ (w))。 c， 能 直觀的 顯示幅頻特性曲線，并能直接讀出頻率值及頻率所對應的幅度值 。 g， 掃頻信號的輸出衰減器衰減范圍： 0 － 72dB。 （ ） 計算得到的 H (jω )為復數(shù)，包 含了幅頻特性和相頻特性的完整信息。 本方案 的硬件設計框圖如圖 23， 由微控制器 ATmega128 控制 DDS 掃頻源產生 低頻掃頻信號，經寬帶放大器將信號進行放大，再由自動電平控制 控制掃頻信號的幅度值，最終產生幅度可控 且穩(wěn)定 的掃頻信號。 但這種方法微 控 制 器 C8051 DDS 掃頻源 寬帶 放大器 程 控衰減器 ADC 轉換器 鍵 盤 液晶 顯示器 被測 網絡 有效值 檢波器 南昌工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 11 一般只適合 用于低頻系統(tǒng)的測量中，例如音頻 的 分析、電聲系統(tǒng) 的分析 、振動系統(tǒng) 的分析等。缺點是每次測量的是網絡的穩(wěn)態(tài)響應，需要等待網絡達到穩(wěn)態(tài)，從而測量時間上比較長。 單片機主控模塊 的設計與分析 單片機簡介 ATmega128 是 ATMEL 公司 的 8 位系列單片機的最高配置的一款單片機，穩(wěn)定性極高，應用極其廣泛 。 下面對 ATmega128 的型號標識進行解析 ： 型號緊跟的字母，表示電壓工作范圍。 例： ATmega12816AU， ―16‖表示可支持最高為 16MHZ 的 系統(tǒng)時鐘 。 后綴最后一個字母，表示應用級別。 （ 5） ATmega128 各引腳功能 介紹 Vcc: 數(shù)字電路的電源。作為輸入使用時 ,若內部上拉電阻使能 ,則端口被外部電路拉低時將輸出電流。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性 ,可以輸出和吸收大電流。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性 ,可以輸出和吸收大電流。在 ATmegal 03 兼容模式下 ,端口 C 只能作為輸出 ,而且在復位發(fā)生時不是三態(tài)。復位發(fā)生時端口 D 為三態(tài)。作為輸入使用時 .若內部上拉電阻使能 .則端口被外部電路拉低時將輸出電流。如果不作為 ADC 的模擬輸入 .端口 F 可以作為 8 位雙向 I/0 口 ,并具有可編程的內部上拉電阻。如果使能了 JTAG 接口 .則復位發(fā)生時引腳 PF 7(TDI)、 PF5(TMS)和 PF4(TCK)的上拉電阻使能。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性 ,可以輸出和吸收大電流。在 ATmegal 03 兼容模式下 .端口 G 只能作為外部存儲器的鎖存信號以及 32kHz 振蕩器的輸入 ,并且在復位時這些引腳初始化為 PG0= PGl=1 以及PG2=0。低于此時間的脈沖不能保證可靠復位 。使用 ADC 時應該通過一個低通濾波器與 Vcc 連接。 SPl串行下載模式 ,在正常工作過程中 PEN 引腳沒有其他功能 . 單 片機主控電路 單片機 ATmega128 是此便攜式數(shù)字掃頻儀的控制芯片，由于此系統(tǒng)電路龐大，需要單片機的引腳較多，普通的單片機芯片像 c51 就不能滿足本設計的需要，因此采用ATmega128 芯片，下面簡單介紹一下此部分的工作原理，首先單片機控制 AD9851 芯片使其產生一定頻率的信號，并加在被測網絡的輸入端，由于被測網絡具有一定的幅頻特性，因此當被測網絡的輸入端加上一定的頻率幅值的信號后，則其輸出端就會相應的產生一特定的頻率幅值的信號。 32 位頻率控制字，在 180MHz 時鐘下，輸出頻率分辨率達。 PVCC： 6 倍參考時鐘倍頻器電源。 AGND：模擬地。 Rset：通過串聯(lián)一 個電阻到地，設置 DAC 輸出滿額時的電流。 VINP：內部 比較器 正向輸入端。 RESET：復位端。 AD9851 內部提供一個 6 倍頻的 REFCLK倍頻器，可以通過外接一個較低頻率的基準時鐘產生 180MHz 的內部基準時鐘，具有較好的無雜散動態(tài)范圍和相位噪聲特性。串行加載模式由 40 位的數(shù)據流構成。 信號發(fā)生模塊電路 圖 32 是典型的 AD9851 信號發(fā)生電路，基于 AD9851 芯片內部的 DDS 電路，此電路能產生 0 HZ~70kHZ 的低頻頻率的正弦，方波，三角波等信號 ， AD9851 芯片采 用 5V電壓供電，內部含有精確地時鐘 振 蕩發(fā)生器。在測試、 研究 或調整 電子 電路及設備時，為測定 電路 的一些電參量，如測量 頻率 響應、 噪聲系數(shù) ，為 電壓表 定度等，都要求提供符合所定技術條件的電信號，以模擬在實際工作中使用的待測設備的 激勵信號 。 信號源可以根據輸出波形的不同，劃分為正弦波信號發(fā)生器、矩形 脈沖信號發(fā)生器 、函數(shù)信號發(fā)生器和隨機信號發(fā)生器等四大類。 ALC 寬帶放大器 的設計與分析 當 AD9851 信號發(fā)生模塊產生特定的信號后，然后經幅度放大電路放大，達到我們理想的幅值，在經過自動電平控制電路以產生穩(wěn)定的幅值，幅度放大電路采用一個三極管將AD9851 產生的信號幅值放大，自動電平控制電路采用負反饋的原理，內部含有一個反相放 大器，并添加一個負反饋通路達到電平穩(wěn)定的目的，此電路中含有多個二極管，能保護電路并實現(xiàn)幅值穩(wěn)定。 LCD 液晶 投影機 是 液晶顯示技術 和 投影技術 相結合的產物，它利用了 液晶 的 電光效應 ，通過電路控制液晶單元的 透射率 及 反射率 ，從而產生不同灰度層次及多達 1670 萬種色彩的靚麗圖像。液晶板使用的是活性液晶，人們可通過相關控制系統(tǒng)來控制液晶板的亮度和顏色。 LCD 投影機按內部液晶板的片數(shù)可分為單片式和三片式兩種，現(xiàn)代液晶投影機大都采用 3 片式 LCD 板。三片式 LCD 投影機 比單片式 LCD 投影機具有更高的圖像質量和更高的亮度。因為液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊 背光板 （或稱勻光板）和反光膜，背光板 是由熒光物質組成的可以發(fā)射光線，其作用主 要是提供均勻的背景光源。在液晶材料周邊是控制電路部分和 驅動電路 部分。 對于液晶顯示器來說，亮度往往和他的背板光源有關。 信號反應時間也就是液晶顯示器的液晶單元響應延遲。這樣信號反應時間 上去了，但卻犧牲了液晶顯示器的顯示效果。 由上便可看出，液晶面板的質量并不能完全代表液晶顯示器的品質，沒有出色的顯示電路配合，再好的面板也不能做出性能優(yōu)異的液晶顯示器。 第三章 單元電路設計與分析 24 圖 35 LCD 顯示電路圖 ，檢波電路 檢波電路的基本介紹： 從已調信號中檢出調制信號的過程稱為解調或檢波。 從 調幅波 中恢復調制信號的電路，也可稱為幅度解調器。這種檢波器的輸出 u(t）與輸入信號 ua(t）的峰值成正比，所以又稱峰值檢波器。如果時間常數(shù) RLC 太大，放電速度就會放慢， 當輸入信號包絡下降時， u(t）可能始終大于 ua(t），造成所謂對角切割失真（圖 2）。模擬相乘器的一個輸入為一單頻調制的 單邊帶調幅信號，即 us(t)=Umcos(ω ct+Ω mt)，其中 ω c為載波信號角頻率， Ω m 為調制信號角頻率；另一輸入是本機產生的相干信號，即 uc(t)=Uccos ω ct，則乘法器的輸出電壓 u0(t)與uS(t)和 uc(t)的乘積成正比，即 u0(t)=Kus*(t)uc(t) 式中 K 為一比例常數(shù)。同步檢波器的抗干擾性能比包絡檢波器優(yōu)越， 但是它的電路比較復雜。檢波器通常用來提取所攜帶的信息。同步檢波器主要用于單邊 帶調幅信號的解調或殘留邊帶調幅信號的解調。 開 始A D 9 8 5 1 初 始 化啟 動 A D 9 8 5 1輸 出 信 號 第五章 總結 30 總 結 頻率特性是分析系統(tǒng)特頻率的重要方法，穩(wěn)態(tài)測量法掃測量系統(tǒng)的頻率特性在現(xiàn)代電子測量中占有重要的地位。詳細闡述了基于 DDS 技術的掃頻信號發(fā)生器、增益控制 電路、數(shù)據處理和控制電路的硬 件和軟件設計。 本系統(tǒng)存在的問題及改進方法： ，檢波電路雖然能基本完成檢波的功能，但是干擾較大， 所得的結果有一定的 偏差，應該進一步進行優(yōu)化電路，擴大接地面，來降低干擾。對各項技術指標的 提高、諸多 功能的完善尚有待進一步的研究和開發(fā)。 目前，本人所做的設計跟規(guī)定的頻率特征測試儀的要求還有很大的差距，許多功能 還沒有實現(xiàn)。 ，確立使用掃頻法并提出系統(tǒng)設計的 總體方案。本文是設計一種簡易型的掃頻儀，體積較小，性價比高，能顯示頻率特性曲線。 圖 36 檢波電路 第五章 總結 28 第 四 章 軟件部分簡介 主程序模塊 該模塊是總模塊，掃頻信號發(fā)生器的主程序流程圖如圖 41。前者的輸出信號與輸入信號包絡成對應關系，主要用于標準調幅信號的解調。 南昌工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 27 圖 311 雙通道對數(shù)檢波器 檢波電路原理 檢波器，是檢出波動信號中某種有用信息的裝置。通過低通濾波器后將高頻項濾除，即得到與調制波成對應關系的輸出。如果 Rg 太小，則檢波后的輸出電壓 u(t）的底部即被切掉，產生所謂的底部切割失真。在 t1tt2時間內，輸入信號瞬時值ua(t）大于輸出電壓 u(t），二極管導通，電容 C通過二極管正向電阻 ri充電， u(t）增大；在 t2tt3 時間內， ua(t）小于 u(t），二極管截止， C 通過 RL放電，因此 u(t）下降；到 t3 以后，二極管又重新導電，這一過程照此重復不已。由中頻或高頻放大器來的標準 圖 38 檢波器的電壓輸入輸出波形 調幅信號 ua(t）加在 L1C1 回路兩端。最簡單的檢波器僅需要一個二極管就可以完成，這種二極管就被稱做檢波二極