【文章內(nèi)容簡介】 停止位 輸出阻抗（單位：歐姆）O 輸出阻抗 S1字節(jié) 5字節(jié) 停止位 最大輸出不失真電壓（單位：V）V 最大輸出不失真電壓 S1字節(jié) 2字節(jié) 停止位 第二節(jié) 程序?qū)崿F(xiàn)與流程該程序?qū)崿F(xiàn)主要功能為：以圖形的方式顯示被測放大器的幅頻特性，輸入阻抗，輸出阻抗及最大不失真電壓。程序?qū)崿F(xiàn)方法，串口通過MSComm控件接收數(shù)據(jù)，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并在屏幕上顯示出來。1. 在OnInitDialog中配置串口串口設(shè)置為二進(jìn)制方式，大于等于一個字符則發(fā)出一個OnComm事件，配置為“9600，n,8,1”。2. OnComm函數(shù) OnComm函數(shù)接收數(shù)據(jù)并存入緩沖區(qū)，檢測到‘S’后則判為一組新數(shù)據(jù)接收完，發(fā)出WM_COMNEWDATA消息。3．?dāng)?shù)據(jù)處理 OnComNewData()函數(shù)響應(yīng)WM_COMNEWDATA消息并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，為防止前一數(shù)據(jù)未處理完畢又接收到新數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)丟失，特設(shè)一循環(huán)檢測直到處理完畢。4．屏幕顯示 在OnPaint()函數(shù)中將接收到的數(shù)據(jù)按其特定的方式顯示出來。各部分程序流程圖NY清空m_FA[]將得到的新值賦給m_FA[]按得到的頻點對未采集到的插值Ym_strRxData中有無‘I’解碼后送給m_Rin即輸入阻抗解碼后送給m_Routm_strRxData中有無‘V’解碼后送給m_violocityM_strRxData中有無‘O’開始m_strRecv從開始到‘S’賦給m_strRxDatam_strRecv中有無sm_strRxData中有無‘A’結(jié)束YNNYNY圖41 屏幕顯示程序流程圖上位機(jī)的程序流程如下圖所示：將內(nèi)存位圖顯示在顯示器結(jié)束開始創(chuàng)建內(nèi)存DC及位圖背景圖放入內(nèi)存 在內(nèi)存DC上繪制網(wǎng)格線在內(nèi)存DC上繪制字符標(biāo)注繪制幅頻響應(yīng)曲線圖42 上位機(jī)程序流程五、實驗數(shù)據(jù)測量與誤差分析為了驗證所作放大器參數(shù)測試儀是否能夠達(dá)到測試指標(biāo)，我們用儀器進(jìn)行了實際的測量，實驗儀器與測試數(shù)據(jù)如下。我們用到的測試儀器是，WYK—302B2直流穩(wěn)壓源、SG1640B信號發(fā)生器、Tektronix TDS220數(shù)字示波器、DA16型晶體管毫伏表、Sabtronics （5000 DMM/SCANNER型） 高精度7位半數(shù)字電壓表。1）放大器幅頻特性測試表51 放大器幅頻特性測試數(shù)據(jù)直流電源Vcc=+15V，輸入信號峰峰值：Vpp=10mV輸出信號Uo也是峰峰值f/Hz10023554376410181300157018602160Uo/VAu122012201220122012201220121512101200f/kHzUo/VAu119011851180116511501140113011201090f/kHzUo/VAu1030964896868848768648568444f/kHzUo/VAu324258184138116f/kHzUo/VAu根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以畫出放大器的幅頻特性圖如下所示，為了方便觀察，我們將此圖分為0~500kHz和0~100kHz兩檔來畫。 圖51 放大器幅頻特性圖（0~500kHz）(12990Hz,848)圖52 放大器幅頻特性圖（0~100kHz） 由以上的數(shù)據(jù)和幅頻圖分析我們可以很明顯的看到，放大器的低頻放大倍數(shù)為1220倍，通頻帶為0Hz~13kHz，滿足低頻放大器的要求。2）最大不失真電壓直流電源Vcc=+15V ，f為輸入信號頻率，Vpp為最大不失真電壓表52 最大不失真電壓測量數(shù)據(jù)（一）f/kHzVpp/V可見在0~，因此，在測量時采用300Hz信號輸入。最大不失真電壓Vpp=177。直流電源Vcc=+12V ，f為輸入信號頻率，Vpp為最大不失真電壓表53 最大不失真電壓測量數(shù)據(jù)（二）f/kHzVpp/V可見在0~，因此，在測量時采用300Hz信號輸入。最大不失真電壓Vpp=177。3）輸入電阻的測量放大器輸入電阻測試電路如下圖所示Rin放大器R1+Uin+U1 Us=U1+Uin U1/Uin=R1/Rin +Us Rin=UinR1/U1 R1= 圖53 放大器輸入電阻測試電路表54 放大器輸入電阻測試數(shù)據(jù)（一）f=306HzUs/VUin/VU1/VRin/kΩ表55 放大器輸入電阻測試數(shù)據(jù)（二）f=510HzUs/VUin/VU1/VRin/kΩ表56 放大器輸入電阻測試數(shù)據(jù)（三）f=Us/VUin/VU1/VRin/kΩ由以上數(shù)據(jù)可見在0~5kHz范圍內(nèi)放大器的輸入電阻變化不大，因此，在測量時采用300Hz信號輸入來測量放大器的輸入電阻。Rin=177。4）放大器輸出電阻的測量放大器輸出電阻的大小反映了放大器帶負(fù)載的能力，Ro越小，帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，當(dāng)Ro〈〈 RL時，放大器可以等效為一個恒流源。測量電路如下圖所示。在波形不失真的前提下，首先測量RL 沒有接入的輸出電壓U，然后接入負(fù)載RL再測量此時放大器的輸出電壓Uo，則放大器的輸出電阻為 Ro=（U/Uo—1）RL測量時兩次測量輸入電壓Ui要保持相等，而且大小要適當(dāng)，保證在接入和斷開時輸出波形不失真。RL與Ro數(shù)量相當(dāng)，同時考慮到LM358的最大輸出電流為10~20mA，為了使輸出波形不至于失真，因此選擇RL=200Ω。+UiRoRoRL+Uo放大器+UK圖54 放大器輸出電阻測量電路表57 放大器輸出電阻測試數(shù)據(jù)（一）f=306HzU/VUo/VRo/Ω由以上數(shù)據(jù)可以計算出當(dāng)信號頻率為300Hz時，放大器的輸出電阻為Ro=23177。4Ω表58 放大器輸出電阻測試數(shù)據(jù)（二） f=500HzU/VUo/VRo/Ω由以上數(shù)據(jù)可以計算出當(dāng)信號頻率為500Hz時，放大器的輸出電阻為Ro=12177。1Ω從測量和計算的結(jié)果來看，輸入信號的頻率不同測得的放大器輸出電阻也不一樣，其基本趨勢是隨著頻率的升高輸出電阻減小，這是由于運(yùn)算放大器的輸出級晶體管的節(jié)電容的容抗隨著頻率的升高而減小造成的；而且當(dāng)輸入交流信號時，由于運(yùn)放的開環(huán)增益是頻率的函數(shù)，放大器的輸出阻抗也是頻率的函數(shù)， Zoe=Zo/[1+Ad（jω）F]則當(dāng)輸出頻率變化時，輸出阻抗將發(fā)生變化。 所以，放大器輸出電阻隨輸入信號的頻率變化而變化是可以接受的。在測量過程中，由于放大器輸出電阻基本在十幾到幾十歐，我們采用300Hz輸入信號來進(jìn)行測量。利用放大器參數(shù)測試儀測量的實際效果如下圖所示：圖56 放大器參數(shù)測試儀測量實際效果圖綜上所述：利用放大器參數(shù)測量儀測得的數(shù)據(jù)，基本上是準(zhǔn)確的，存在一定的誤差，這是由于各方面的因素導(dǎo)致的，比如A/D精度，運(yùn)算放大器的噪聲，檢波二極管的非線性等導(dǎo)致。六、系統(tǒng)存在的問題和改進(jìn)的措施1）存在的問題A: 參數(shù)測量不是特別精確在測量輸出阻抗時很明顯，這是由于A/D的精度問題，同時運(yùn)算放大器本身存在干擾，實測表明，A/D轉(zhuǎn)換器的前端信號存在10MV的噪聲，因此，在單片機(jī)讀入A/D的轉(zhuǎn)化數(shù)值之后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算。會給每次的測量帶來一定的誤差。B: 上位機(jī)界面過于簡單由于時間有限，同時對儀器儀表方面的知識積累還很不夠，所以一個能夠讓所有用戶都能滿意的儀器到底是什么樣的用戶界面，還是一個值得我們認(rèn)真去調(diào)查、去思索的問題，因此，界面的設(shè)計上肯定會出現(xiàn)不完備的情況。2）解決的方法A：測量不精確的解決方法輸出穩(wěn)定的改進(jìn)在不對本設(shè)計進(jìn)行原則性改動時可以使用RC濾波器對噪聲進(jìn)行濾除，同時單片機(jī)軟件上可以采用平均的辦法在一定程度上改善穩(wěn)定性。B：界面改進(jìn)的問題這方面的改進(jìn)還是很好做的，主要是對界面的功能進(jìn)行改進(jìn)，比如增加同頻帶指示線，還可以讓測量的幅頻特性以dB形式表現(xiàn)。3）前景展望此系統(tǒng)還有很大的開發(fā)空間和潛力，可以分為以下幾個方面來講。A：放大器測量的頻率范圍可以提高現(xiàn)在這套系統(tǒng)是按照測量低頻放大器的指標(biāo)設(shè)計的，但是，我們前端提供的用于測量放大器的信號源是可以產(chǎn)生從0HZ45MHZ的信號，而在此系統(tǒng)當(dāng)中我們只使用了0—500KHZ的信號，可見，信號源有很大的開發(fā)潛力，利用當(dāng)前系統(tǒng)，只需對軟件進(jìn)行小量的修改，便可以實現(xiàn)對中高頻放大器的參數(shù)測量。B：上位機(jī)的軟件還可以進(jìn)行深入加工上位機(jī)的界面是儀器的顯示界面，為了提高系統(tǒng)的實用性，上位機(jī)可以提供很多的輔助功能，比如存儲測量數(shù)據(jù)、自動生成表格、打印、上傳、以不同坐標(biāo)顯示、坐標(biāo)可以進(jìn)行拉伸和壓縮、局部放大和縮小、開機(jī)時間、測量次數(shù)等等。可見，如果加入了以上的這些功能，此系統(tǒng)的實用性便可以得到大幅度的提高。綜合以上：此系統(tǒng)有較大的二次開發(fā)余地，到底有沒有必要進(jìn)行大幅度的調(diào)整，還要看實際的需要才能夠決定。七、致謝一年一度的黑龍江省電子設(shè)計大賽就要結(jié)束了，我們?nèi)齻€隊員經(jīng)過兩個多月的努力，終于完成了作品的設(shè)計與制作，這期間經(jīng)歷了很多的艱辛與迷茫，因為在選題之前，我們從來都沒有做過這方面的設(shè)計，對于運(yùn)算放大器的參數(shù)測量不甚了解，因此，在選題之后，我們?nèi)齻€人便查起了相關(guān)的資料。在開始制定方案的時候，我們以自己的想法和方案為主，同時老師們也提供了好的想法；這樣開放的比賽模式讓我們感受到了一種全新的設(shè)計電路和解決實際問題的氛圍，從大賽的題目要求就可以看到省大賽組委會的各位老師的良苦用心不僅讓學(xué)生會設(shè)計一種電路，還要讓學(xué)生設(shè)計多種思路。我想，這一點是非常重要的，這對于我們?nèi)蘸笤诠ぷ鲘徫簧辖鉀Q自己遇到的問題時，就不至于由于思路太窄而碰壁。電路進(jìn)行調(diào)試的整個過程中，我們遇到了很多的問題，但是都被我們一個個的解決了，讓我們產(chǎn)生了“柳暗花明又一村”的感覺，有些時候，遇到了問題，不要太局限于電路的局部，這樣反而會阻礙你發(fā)現(xiàn)問題，而要用系統(tǒng)的眼光去看待問題，綜合考慮各方面的因素。這期間，我學(xué)會了調(diào)試電路與作科研時的那種方法和態(tài)度，這些經(jīng)驗也許是永遠(yuǎn)在課堂之上永遠(yuǎn)也學(xué)習(xí)不到的。我們?nèi)齻€隊員暗自慶幸省組委會和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)給了一次讓我們鍛煉自己的機(jī)會。在最后，讓我和我們隊員再一次對基地老師的指導(dǎo)與悉心關(guān)照表示衷心感謝，讓我們對省組委會的各位專家和老師的辛勤工作表示謝意，對那些幫助過我們的同學(xué)和在BBS上發(fā)表有用信息的朋友們表示感謝！祝各位專家和老師工作順利、萬事順意、合家歡樂！