【文章內(nèi)容簡介】 仔細(xì)的研究和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中，制作成了一個(gè)邏輯電平測(cè)試器，其目的就是一種可以簡單判斷是高電平還是低電平的邏輯電路。目前市場(chǎng)中所使用的電平測(cè)試儀的性能以向智能化、數(shù)字化、操作簡單化方向發(fā)展。如GK5110數(shù)字電平綜合測(cè)試儀(高頻通道測(cè)試儀)是集振蕩器、寬頻電平表、選頻電平表、雜音儀、阻抗表、載波通道自動(dòng)測(cè)試儀、頻率計(jì)等為一體的多功能儀表。儀表采用國際先進(jìn)的雙DDS技術(shù)、帶flashROM的單片機(jī)、溫補(bǔ)晶振TCXO，以及大規(guī)模集成的特殊電路開發(fā)成功的智能型、全數(shù)字化儀表。 儀表測(cè)量精度高，電平穩(wěn)定，具有自動(dòng)量程、自動(dòng)電平校正、自動(dòng)快速搜索、近端單機(jī)和遠(yuǎn)端雙機(jī)同步自動(dòng)測(cè)試，測(cè)量結(jié)果具有數(shù)字和模擬兩種指示，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)，并通過RS232接口上傳PC機(jī)，打印輸出。 儀表頻率范圍200Hz～1700kHz，分辨率1Hz，頻率誤差177。3106，適用于平衡和同軸電纜FDM系統(tǒng)以及無線鏈路和衛(wèi)星系統(tǒng)的基帶電平測(cè)量，可廣泛用于電力、郵電、鐵路、等通信部門。由于發(fā)信的高電平(+18dB)和收信的高電平(+50dB)輸入測(cè)量，以及輸出口的自動(dòng)保護(hù)功能，使儀表特別適用于電力載波、保護(hù)設(shè)備以及電力線載波通道的測(cè)試。例如高壓輸電線路、變電站等場(chǎng)所的電力線載波通道進(jìn)行電平、衰減、串雜音、阻抗等高頻參數(shù)測(cè)試，以及電力通信結(jié)合設(shè)備高頻阻波器、結(jié)合濾波器、高頻電纜的開通維護(hù)測(cè)試。 性能及特點(diǎn)：全數(shù)字化，大屏幕高清晰LCD漢字圖形顯示，菜單式操作?！?18dB，具有良好的頻響和電平穩(wěn)定度，輸出純度極高，是理想的高質(zhì)量信號(hào)源。輸出口設(shè)有自動(dòng)保護(hù)電路，不會(huì)因強(qiáng)信號(hào)灌入而損壞輸出電路，特別適用于繼電保護(hù)高頻收、發(fā)信機(jī)測(cè)試。收信電平測(cè)量范圍+50dB～100dB，具有自動(dòng)量程、自動(dòng)校正，電平測(cè)量穩(wěn)定，精確度高。測(cè)量結(jié)果有數(shù)字和模擬棒兩種指示。備有各種輸出、輸入阻抗，適于與通信設(shè)備作終端或跨接測(cè)量。具有dB和dBm兩種測(cè)量單位，可根據(jù)需要切換，直接顯示而不用換算。，良好的選擇性和極低的固有失真，使電平表不僅作電平和串雜音測(cè)量，還可作波形分析。 “AFC”功能可全頻段跟蹤被測(cè)信號(hào)，自動(dòng)搜索功能快速準(zhǔn)確地搜尋測(cè)量未知信號(hào)的電平和頻率。近端單機(jī)自動(dòng)環(huán)測(cè)，遠(yuǎn)端雙機(jī)自動(dòng)同步對(duì)測(cè)，自動(dòng)測(cè)量載波通道，高頻保護(hù)通道的電平、衰減、幅頻特性、衡重雜音、線路阻抗等高頻參數(shù)。且具有RS232串行接口，數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)并上傳PC機(jī)打印輸出。 下面介紹一種用頻譜分析測(cè)量數(shù)字信號(hào)電平的技術(shù)。在數(shù)字電視、數(shù)字傳輸、數(shù)據(jù)通信中，其信號(hào)是采用多種調(diào)制方式的數(shù)字信號(hào)，這時(shí)的數(shù)字信號(hào)電平已不能用一般傳統(tǒng)的方法來定度和測(cè)量，本文將引入每赫茲帶寬功率(dBmV/Hz)法解決數(shù)字電平測(cè)量。電壓是電子學(xué)的基本參數(shù)，也稱電平。電平和電壓是同一個(gè)參數(shù)，一般來說，它們的區(qū)別在于單位不同。電壓是以伏(V)作單位，如V、mV、μV、kV等；電平是以dB作單位，如dBv、dBmV、dBμV等。 電信號(hào)的電平，一般都是用正弦波的有效值為基準(zhǔn)，以熱電偶測(cè)量功率來定度它的電壓值(電平值)，我們也叫做電平(電壓)的有效值。這就是說信號(hào)電平和功率之間是以熱電偶所產(chǎn)生的熱量來聯(lián)系的。我們知道，電功率是與信號(hào)波形無關(guān)的，而對(duì)于電平來說，我們所定度的正弦波那一定是無失真正弦波，否則要引入誤差。 為了準(zhǔn)確地測(cè)量信號(hào)的電平，一般正弦波信號(hào)不言而喻地用常規(guī)電平表示測(cè)量有效值，如果是脈沖信號(hào)則一般測(cè)量它的峰值。在電視信號(hào)測(cè)試中，因?yàn)橐曨l信號(hào)相當(dāng)復(fù)雜，其信號(hào)大小是以行同步脈沖的峰值來定度，因此測(cè)定行同步脈沖峰值。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)路，數(shù)字電視的發(fā)展，各種調(diào)制的數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)，它們?cè)鯓訙y(cè)量，這是一個(gè)非常重要的問題。目前常見的數(shù)字信號(hào)有FSK、PSK、ASK、CDMA、TDMA、FDMA、QPSK、QAM等。從測(cè)量的角度來看，無論那種調(diào)制數(shù)字信號(hào)，都可以把它當(dāng)作在一定帶寬內(nèi)的噪聲來對(duì)待。因此，我們用每赫茲功率電平(dBmV/Hz)的概念，將一定帶寬的功率來表征信道的功率(dBmV)，筆者稱為平均功率電平。 像頻譜儀通常是測(cè)量正弦波的電平有效值，來表征電平。第二章 邏輯電平測(cè)試器的簡單介紹 大概要求和技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)：（1）測(cè)量范圍：低電平，高電平；（2）用1KHZ的音響表示被測(cè)信號(hào)為高電平；（3）用800HZ的音響表示被測(cè)信號(hào)為低電平；（4）~，不發(fā)出音響；（5）輸入電阻大于20KΩ；（6）工作電源為5V。 設(shè)計(jì)要求：（1）設(shè)計(jì)輸入與邏輯判斷電路、音響產(chǎn)生電路和揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路；（2）選定元器件和參數(shù)，并繪制電路原理圖；（3）在萬能板或面包板或PCB板上進(jìn)行電路安裝調(diào)試；（4）擬定測(cè)試方案并進(jìn)行測(cè)試；（5）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。 由圖可知，電路由五部分組成：輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路、音響電路、發(fā)音電路和電源。 輸入電路及邏輯判斷電路原理 圖21為測(cè)試輸入和邏輯判斷電路原理圖。 以A1和A2的輸出電壓均為低電平。當(dāng)U1大于UH時(shí)，A1輸出端UA為高電平，A2輸出端UB為低電平。通過改變R3和R4的比例圖22中U1是被測(cè)信號(hào)。A1和A2為兩個(gè)運(yùn)算放大器?？梢钥闯鯝1和A2分別與它們外圍電路組成兩個(gè)電壓比較器。(D1 和D2分別為硅和鍺二極管)，A1的反相端電壓Uh由R3和R4的分壓決定。當(dāng)被測(cè)電，A1反相端電壓大于同相端電壓，使A1輸出端UA為低電平(0V)。A2反相端電壓小于同相端電壓，使它輸出端UB為高電平(5V)。間時(shí)，A1同相端電壓小于UH，A2同相端 圖21 輸入和邏輯判斷電路電壓也小于反相端電壓，所可以控制高電平的范圍，而通過改變運(yùn)算放大器A2同相端電壓，可以控制低電平，圖中的二極管可以是分壓電阻，所以經(jīng)過分壓電阻的調(diào)整，該邏輯電平測(cè)試器可以測(cè)量不同的標(biāo)準(zhǔn)電平。 音調(diào)產(chǎn)生電路原理 圖22為音調(diào)產(chǎn)生電路原理圖。電路主要由兩個(gè)運(yùn)算放大器A3和A4組成。 圖22 音調(diào)產(chǎn)生電路單元電路下面分三種情況說明電路的工作原理。=UB=0V(低電平)時(shí)。此時(shí)由于A和B兩點(diǎn)全為低電平，所以二極管D3和D4截止。，同相端輸入電壓為電容C2兩端的電壓UC2，由于時(shí)一個(gè)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律變化的電壓，所以A4輸出電壓不確定，但這個(gè)電壓肯定的是大于或等于0V，因此二極管D5也是截止的。由于D3，D4和D5均處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C1沒有充電回路，UC1將保持0V的電壓不變，使A3輸出為高電平。=5V，UB=0V時(shí)此時(shí)二極管D3導(dǎo)通，電容C1通過R6充電，UC1按指數(shù)規(guī)律逐漸升高，，A3輸出端電壓為5V，C2通過R9充電。從圖23可以看出C1的充電時(shí)間常數(shù)ι1=C1*R6，C2的充電時(shí)間常數(shù)ι2=C2(R9+rO3)，其中rO3為A3的輸出電阻。假設(shè)ι1ι2，則在C1和C2充電時(shí)，UC2已接近穩(wěn)態(tài)時(shí)5V。，A3同相端電壓小于反相端電壓，A3輸出電壓由5V跳變?yōu)?V,使C2通過R9和rO3放電，UC2由5V逐漸降低。當(dāng)UC2降到小于A4反相端電壓()時(shí)，A4輸出端電壓跳變?yōu)?V，二極管D5導(dǎo)通，C1通過D5和A4的輸出電阻放電。因?yàn)锳4輸出電阻很小，所以UC1將迅速降到0V左右，這導(dǎo)致A3反相端電壓小于同相端電壓，A3的輸出電壓又跳變?yōu)?V，C1再一次充電，如此周而復(fù)始，就會(huì)在A3輸出端形成矩形脈沖信號(hào)。UCUC2和UO的波形如圖23 所示。tuC1uC25Vtt2t1u0t圖23 UCUC2和UO的波形 由圖13可以看出A3的輸出電壓UO的周期 T=t1+t2 (21) 根據(jù)一階電路的響應(yīng)特點(diǎn)可知，在t1期間電容C1充電，UC1(t)=5(1e)，在t2期間電容C2放電，UC2(t)=5e。根據(jù)UC1(t)和UC2(t)的表達(dá)式可以分別求出： t1=≈