简易幅频特性测试仪
放大器电路模块
放大器的技术指标
放大器的技术指标也很多，但在设计过程 中下面几项技术指标必须考虑：
（1）输入阻抗和输入电平（或输入信号的动态范围）； （2）输出阻抗； （3）电压放大倍数（或电流放大倍数、或功率放大倍数） （4）输出电平（或输出功率）； （5）频率带宽； （6）失真度； （7）放大器的效率。
运算放大器
在“数字幅频均衡的功率放大器（2009年F 题）” 中要求：当输入正弦信号vi电压有效值为 5mV、功率放大器接8W电阻负载（一端接地）时， 要求输出功率≥10W。功率放大电路的-3dB通频带 为20Hz～20kHz。功率放大电路的效率≥60％。
“宽带直流放大器（2009年C题）” 中要 求最大电压增益AV≥60dB，输入电压有效值 Vi≤10 mV。放大器的输入电阻≥50W，3dB通频 带0～10MHz；负载电阻（50±2）W，最大输出 电压正弦波有效值Vo≥10V。
其中：与音频功率放大器有关的有4题。与宽 带放大器有关的有2题。与直流、低频放大器有关的 有3题。比较历届赛题可以看到， “放大器类”赛 题的要求是越来越高，如： 在“程控滤波器（2007年D题本科组）”中要 求放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为 10mV。制作“简易幅频特性测试仪”，其扫频输出 信号的频率变化范围是100Hz～200kHz，频率步进 10kHz。
放大器电路模块
申玉坤
李宏恩
在往届电子设计竞赛中，“放大器类赛题” 除了1994年外，其它每届都有，共有10题：（1） 实用低频功率放大器（1995年A题）；（2） 测量 放大器（1999年A题）；（3） 高效率音频功率放 大器（2001年D题）；（4） 宽带放大器（2003 年B题）；（5） 程控滤波器（2007年D题本科 组）；（6） 可控放大器（2007年I题高职高专 组）；（7） 宽带直流放大器（2009年C题）； （8） 数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）； （9） 低频功率放大器（2009年G题）。（10） LC谐振放大器（2011年D题）
程控滤波器
程控滤波器设计报告0.摘要：本系统由可控增益放大器、程控滤波器、信号发生部分、控制部分等组成。
可控增益放大部分以DAC7541为核心，实现了输出增益的动态调整。
滤波器部分采用四通道通用滤波器LTC1068实现了低通滤波、高通滤波截止频率和Q值可调。
频率特性测试仪用DDS做信号源。
以STM32单片机作为控制核心，以OCMJ4X8C液晶作为显示部分，实现了增益和截止频率的预置，并实现功能测试和显示。
系统性能达到了设计要求，安全可靠，用户界面良好。
关键字：程控滤波器 DAC7541 LTC1068 STM32 OCMJ4X8C液晶一．方案论证与比较根据题目要求，本系统设计主要包括：可控增益放大器、程控滤波器、幅频特性测试仪等部分构成。
1.1 可控增益放大器设计方案一：采用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA202、PGA03构成，此方案控制简单，但是PGA202、PGA203不能实现0dB到60dB的步进，需要一级调整增益电路，实现困难。
方案二：采用双运放LF353，带宽增益可以达到4MHZ，两级级联可以使电路增益达到60dB，采用继电器改变增益电阻阻值，实现10dB步进可调，基本要求可以实现。
但是由于电阻阻值误差，精度可能达不到设计要求。
方案三：基于程控放大的基本原理，利用权电阻式DA电阻网络，通过改变DAC7541权电阻网络的值对电阻进行控制实现程控衰减。
而在进入DA之前采用TI公司的INA128和OPA606对信号进行两级放大，将电压幅值放大1000倍。
通过改变DA控制字，可以达到程控放大的目的。
由于INA128很适合对小信号的放大，而OPA606具有较宽的频带宽度，所以能较好的实现对信号的放大。
同时DAC7541是十二位的DA转换芯片，其内部的电阻精度可以实现更小的程控步进（5dB）。
综上所述，本设计采用方案三。
1.2 程控滤波器的设计方案一：采用集成的开关电容滤波器如MAX262，开关电容滤波器可直接处理模拟信号，简化电路设计，容易实现功能。
简易频率特性测试仪的设计
简易频率特性测试仪的设计加在前面：术业有专攻。
一般写一些东西我也不会在空间瞎发，弄的别人以为自己瞎显摆。
不过我觉得我们电子设计的过程确实值得其他小组学习一下，比如说老葛焊板子那种芯片的布局，还有我们用4个按键解决所有数字的设置的思想。
我希望大家看到文章的时候不是觉得怎么吊炸天，其实我们这种水平比我们吊炸天的多了去。
我们之所以有敢厚着脸皮把这么次的设计思想分享出来，主要希望能把其中的某一些发光点分享给大家，同时希望他人给我们的更宝贵的意见和建议。
----end----电子设计三中，仪器仪表组的第一个题目，是简易频率特性测试仪的设计。
这个题目取自2013年的E题：简易频率特性测试仪（E 题）。
为了纪念近一个月的工作，特撰以此文纪念我们第七小组历经了的艰辛岁月。
在此，感谢组长葛家瑾大神、还有范一华同学的辛勤付出，还有李煜及其他一些学长的帮助。
特发上图，以作纪念。
在本次完成题目的过程中，葛大神早早完成了公式推导、电路理论和原理的分析，并组织我们在工作上分工（虽然他好像对“被我和范一华排挤去焊电路板”很不满意私下抱怨并耿耿于怀，哈哈）。
下面我简单的回顾一下我们的这次设计：其中，有关硬件电路的部分是葛大神负责的，我只是略懂了原理，故仅仅略述。
我主要承担的是AD采样部分的程序，还有就是通过操作液晶屏和按键实现的程序的总体逻辑控制程序。
范一华同学主要完成的是AD9854部分的程序，正弦波输出及其幅度补偿，还有扫频部分的程序。
下面，我从入手这道题目的开始状态，来一步步回顾一下。
下面，先把题目贴出来：/*=======================开始贴题目=======================*/【本科组】一、任务根据零中频正交解调原理，设计并制作一个双端口网络频率特性测试仪，包括幅频特性和相频特性，其示意图如图 1 所示。
二、要求1．基本要求制作一个正交扫频信号源。
（1）频率范围为1MHz~40MHz，频率稳定度≤10^-4；频率可设置，最小设置单位100kHz。
频率特性测试仪的设计
频率特性测试仪的设计1引言频率特性是一个网络性能最直观的反映。
频率特性测试仪用于测量网络的幅频特性和相频特性，是根据扫频法的测量原理设计，是一种快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，可广泛应用于电子工程等领域。
由于模拟式扫频仪价格昂贵，不能直接得到相频特性，更不能打印网络的频率响应曲线，给使用带来诸多不便。
为此，设计了低频段数字式频率特性测试仪。
该测试仪采用数字直接频率合成技术专用的集成电路AD9851产生扫频信号，以单片机和FPGA为控制核心,通过A/D和D/A转换器等接口电路，实现扫频信号频率的步进调整、数字显示及被测网络幅频特性与相频特性的数显等。
该系统成本低廉，扫频范围较宽(10 Hz〜1MHz), 可方便地与打印机连接，实现频率特性曲线的打印。
2多功能计数器设计方案2.1幅频和相频特性测量方案方案1：利用公式H(s)=R(s)/E(s),以冲击函数为激励，则输出信号的拉氏变换与系统函数相等。
但是产生性能很好的冲击函数比较困难，需要对采集的数据做FFT变换，需要占用大量的硬件和软件资源，且精度也受到限制。
方案2：扫频测试法。
当系统在正弦信号的激励下，稳态时，响应信号与输入激励信号频率相同，其幅值比即为该频率的幅频响应值，而两者的相位差即为相频特性值。
采用频率逐点步进的测试方法。
无需对信号进行时域与频域的变换计算，通过对模拟量的测量与计算完成，且精度较高。
综上所述，选择方案2。
2.2扫描信号产生方案方案1：采用单片函数发生器。
其频率可由外围电路控制。
产生的信号频率稳定度低，抗干扰能力差，灵活性差。
方案2：采用数字锁相环频率合成技术。
但锁相环本身是一个惰性环节，频率转换时间长，整个测试仪的反应速度就会很慢,而且带宽不高。
方案3：采用数字直接频率合成技术(DDFS)。
以单片机和FPGA为控制核心，通过相位累加器的输出寻址波形存储器中的数据，以产生固定频率的正弦信号。
该方案实现简单，频率稳定，抗干扰能力强。
简易电路特性测试仪
简易电路特性测试仪一、任务设计并制作一个简易电路特性测试仪。
用来测量特定放大器电路的特性，进而判断该放大器由于元器件变化而引起故障或变化的原因。
该测试仪仅有一个输入端口和一个输出端口，与特定放大器电路连接如图 1 所示。
图 1 特定放大器电路与电路特性测试仪连接图制作图 1 中被测放大器电路，该电路板上的元件按图 1 电路图布局，保留元件引脚，尽量采用可靠的插接方式接入电路，确保每个元件可以容易替换。
电路中采用的电阻相对误差的绝对值不超过 5%，电容相对误差的绝对值不超过 20%。
晶体管型号为 9013，其β 在60~300 之间皆可。
电路特性测试仪的输出端口接放大器的输入端 Ui, 电路特性测试仪的输入端口接放大器的输出端 Uo。
二、要求1. 基本要求（1）电路特性测试仪输出 1kHz 正弦波信号，自动测量并显示该放大器的输入电阻。
输入电阻测量范围1kΩ~50kΩ，相对误差的绝对值不超过10%。
（2）电路特性测试仪输出 1kHz 正弦波信号，自动测量并显示该放大器的输出电阻。
输出电阻测量范围500Ω~5kΩ，相对误差的绝对值不超过10%。
（3）自动测量并显示该放大器在输入 1kHz 频率时的增益。
相对误差的绝对值不超过 10%。
（4）自动测量并显示该放大器的频幅特性曲线。
显示上限频率值，相对误差的绝对值不超过 25%。
2. 发挥部分（1）该电路特性测试仪能判断放大器电路元器件变化而引起故障或变化的原因。
任意开路或短路 R1~R4 中的一个电阻，电路特性测试仪能够判断并显示故障原因。
（2）任意开路 C1~C3 中的一个电容，电路特性测试仪能够判断并显示故障原因。
（3）任意增大 C1~C3 中的一个电容的容量，使其达到原来值的两倍。
电路特性测试仪能够判断并显示该变化的原因。
（4）在判断准确的前提下，提高判断速度，每项判断时间不超过 2 秒。
（5）其他。
（1）不得采用成品仪器搭建电路特性测试仪。
电路特性测试仪输入、输出端口必须有明确标识，不得增加除此之外的输入、输出端口。
简单电路特性测试仪
简单电路特性测试仪一．题目分析与测量原理此题设计两部分电路，一个是由S9013组成的基本放大电路，另一个是电路特性测试仪。
前者是被测对象，涉及一个输入测试信号（1KHz，Vpp=10mV）和一个输出信号；后者是一个智能型的测量仪表，它可以提取出来输入的测试信号和输出的放大信号，进而经过运算求解出基本放大电路的动态特性参数：输入电阻、输入电阻、放大倍数和截止频率，此仪表也有两个两个端口，一个输入端口和一个输出端口。
两者端口的对应关系为，测试仪的输出端口接放大电路的输入端口，放大电路的输出端口接测试仪的输入端口。
如题目中的图1所示。
本题要求制作一个电路特性测试仪，用来测量待测放大器的特性参数，包括输入阻抗、输出阻抗、增益以及幅频特性，并同时判断放大器工作是否正常，及其引起故障的原因。
其中重点和难点如下：（1）满足输入阻抗1k-50kΩ，输出阻抗500-5kΩ的动态范围，并保证测量精度优于10%；（2）能实现激励信号的宽范围动态扫描，以实现电路幅频特性的测量；（3）能在2秒内，实时自动完成电路故障的判别，并定位故障原因。
（4）分析输出信号失真度，自动调节输入信号幅度，保证电路正常工作时，工作在线性工作区，并在线性工作区间完成输入阻抗，输出阻抗和增益的测量。
这里着重强调一下第四点:放大器特性准确测量的前提是电路特性测试仪产生的信号经过被测网络后必须不失真，否则输入阻抗、输出阻抗、增益将没有任何意义。
因此，系统必须不断去检测被测网络的输出端信号的波形，一旦检测到失真，则通过调节输出幅度的手段将波形的失真度调整到满足要求为止。
放大器的增益与三极管的β值有关，题目指定晶体管型号9013的β值为60~300，当输入信号幅度太大时，会导致输出信号失真，例如，β值为285的9013，实验中发现，当输入信号大于15mVpp时，输出开始失真，此时需要减小输入信号幅度。
其中，电路特性测试仪为设计的重点内容，其测量原理为：输入电阻测量：利用单片机的AD采集功能，采集到电阻R1两端电压的有效值为U1，如果此时函数信号发生器的输出的有效值为US，ri为输入电阻，则等式U1/R1=US-U1/ri。
频率特性测试仪的使用
频率特性测试仪的使用一,实验目的1,了解频率特性测试仪的工作原理和结构;2,了解调谐放大器的幅频特性;3,掌握正确设置频率特性测试仪的各项参数;4,掌握频率特性测试仪的实际操作和应用方法;二,实验设备及器材1,频率特性测试仪(以BT3系列为例) 1台2,电缆探头 1套3,隔直电容(510pF),隔离电阻各1只4,电源及附属设备 1套5,被测网络(中频放大器) 1套6,连接线若干三,实验原理(说明)1,频率特性测试仪的工作原理频率特性测试仪(简称扫频仪),主要用于测量网络的幅频特性.它是根据扫频法的测量原理设计而成的.简单地说,就是将扫频信号源和示波器的X-Y显示功能结合在一起,用示波管直接显示被测二端网络的频率特性曲线,是描绘网络传递函数的仪器.这是一种快速,简便,实时,动态,多参数,直观的测量仪器,广泛地应用于电子工程等领域.例如,无线电路,有线网络等系统的测试,调整都离不开频率特性测试仪.频率特性测试仪主要由扫频信号发生器,频标电路以及示波器等组成,其组成框图如图6-4中的虚线框内所示.检波探头(扫频仪附件)是扫频仪外部的一个电路部件,用于直接探测被测网络的输出电压,它与示波器的衰减探头外形相似(体积稍大),但电路结构和作用不同,内藏晶体二级管,起包络检波作用.由此可见,扫频仪有一个输出端口和一个输入端口:输出端口输出等幅扫频信号,作为被测网络的输入测试信号;输入端口接收被测网络经检波后的输出信号.可见,在测试时频率特性测试仪与被测网络构成了闭合回路.扫频信号发生器是组成频率特性测试仪的关键部分,它主要由扫描电路,扫频振荡器,稳幅电路和输出衰减器构成.它具有一般正弦信号发生器的工作特性,输出信号的幅度和频率均可调节.此外它还具有扫频工作特性,其扫频范围(即频偏宽度)也可以调节.测量时要求扫频信号的寄生调幅尽可能小.2,频率特性测试仪的应用(1)检查示波器部分检查项目有辉度,聚焦,垂直位移和水平宽度等.首先接通电源,预热几分钟,调节"辉度,聚焦,Y轴位移",使屏幕上显示度适中,细而清晰,可上下移动的扫描基线. (2)扫频频偏的检查:调整频偏旋钮,使最小频偏为±0.5MHz,最大频偏为±7.5MHz.(3)输出扫频信号频率范围的检查:将输出探头与输入探头对接,每一频段都应在屏幕上显示一矩形方框.频率范围一般分三档:0～75MHz,75～50MHz,150～300MHZ,用波段开关切换.(4)检查内,外频标检查内频标时,将"频标选择"开关置"1MHZ"或"10MHZ"内频标,在扫描基线上可出现1MHZ或10MHZ的菱形频标,调节"频标幅度"旋钮,菱形频标幅度发生变化,使用时频标幅度应适中,调节"频偏"旋钮,可改变各频标间的相对位置.若由外频标插孔送入标准频率信号,在示波器上应显示出该频率的频标.(5)零频标的识别方法频标选择放在"外接"位置,"中心频率"旋钮旋至起始位置,适当旋转时,在扫描基线上会出现一只频标,这就是零频标.零频标比较特别,将"频标幅度"旋钮调至最小仍出现.(6)检查扫频信号寄生调幅系数用输出探头和输入探头分别将"扫频信号输出"和"Y轴输入"相连,将"输出衰减"的粗细衰减旋钮均置0Db,选择内频标(如1MHZ),在屏幕上会出现一个以基线为零电平的矩形图形,调整中心频率度盘,扫频信号和频标信号都会移动,调节显示部分各旋钮,使图形便于观测,记下最大值A,最小值B,则扫频信号寄生调幅系数为M=(A-B)/(A+B)×100%要求在整个波段内,m7.5%.(7)检查扫频信号非线性系数"频标选择"开关置于"1MHZ",调节"频率偏移"为7.5MHZ,记下最低,最高频率与中心频率f0的几何距离A,B,则扫频信号非线性系数为γ=(A-B)/(A+B)×100%要求在整个波段内,r20%.(8)"1MHZ"或"10MHZ"频标的识别方法找到零频标后,将波段开关置于"Ι","频标幅度"旋钮调至适当位置,将频标选择放在"1MHZ"位置,则零频标右边的频标依次为1MHZ,2MHZ… ….将频标选择放在"10MHZ"位置,则零频标右边的频标依次为10MHZ,20MHZ… …,两大频标之间频率间隔10MHZ,大频标与小频标之间频率间隔5MHZ.(9)波段起始频标的识别方法"频标幅度"旋钮调至适当位置,频标选择放在"10MHZ","频率偏移"最小.将波段开关置∏,旋转"中心频率"旋钮,使扫描基线右移,移动到不能再移的位置,则屏幕中对应的第一只频标为70MHZ,从左到右依次为80MHZ, ……,150MHZ.将波段开关置Ш,则屏幕中对应的第一只频标为140MHZ,识别频标方法相同.(10)扫频信号输出的检查:将两个输出衰减均置于0dB.将输出探头与输入检波探头对接(即将两个探头的触针和外皮分别连在一起).这时,在扫频仪的荧光屏上应能看到一个由扫描基线和扫描信号线组成的长方图形.然后调整中心频率刻度盘,随着中心频率的变化,扫描信号线和频标都随着移动.要求在整个频段内的扫描信号线没有明显的起伏和畸变.并检查扫描信号的输出衰减和Y轴增益钮是否起作用.2,频率特性测试仪的使用注意事项(1)测量时,输出电缆和检波探头的接地线诮尽量短,切忌在检波头上加接导线;被测网络要注意屏蔽,否则易引起误差.(2)当被测网络输同端带有直流电位时,Y轴输放应选用AC耦合方式,当被测网络输入端带有直流电位时,应在扫频输出电缆上串接容量较小的隔直电容.(3)正确选择探头和电缆..BT-3测试仪附有四种探头及电缆:①输入探头(检波头):适于被测网络输出信号未经过检波电路时与Y轴输入相连.②输入电缆:适于被测网络输出信号已经过检波电路时与Y轴输入相连.③开路头:适于被测网络输入端为高阻抗时,将扫频信号输出端与被测网络输入相连.④输出探头(匹配头):适于被测网络输入端具有75特性阻抗时,将扫频信号输出端与被测网络输入相连.四,实验预习要求。
BT-3D频率特性测试仪
一、概述BT-3D频率特性测试仪为卧式通用大屏幕宽带扫频仪，它由扫频信号源和显示系统组合而成，直接显示被测设备的幅频特性曲线。
应用该仪器可快速测量或调整甚（超）高频段的各种有源无源网络的幅频特性和驻波特性，特别适用于广大科研院校，军工企业、广播电视、有线电视等单位，用作教学，科研和生产。
本仪器高频部分采用了表面安装技术，关键部分选用进口器件，采用电调谐衰减器，数字显示dB数，方便可靠性高。
本仪器扫频范围宽，可进行全景扫频，特别适用于宽带测试要求，也可进行窄带扫频，可点频输出作为信号源之用。
本仪器输出幅度高，动态范围大，频谱纯，可在50μv-0.5v范围内任取电压。
谐波小，典型为－35dB，同时具有多种精确标志可选择。
本仪器采用卧式结构，内部结构排列紧凑，合理、重量轻，便于携带，外形美观，面板为彩色印刷，功能分区。
1-2--3-三、工作原理＋14V－14V＋24V→1、电源部分：由电源变压器的次级取出各路电压分别加到稳压单元产生±14V、±15V、＋24V、－12V六组直流电压，其中±14V直流电压由交流电压经桥堆全波整流、滤波产生，±15V、＋24V 三组直流电压交流电压分别经桥堆整流，滤波后再经7824、7815、7915三端稳压块产生。
－15V电压再经7912稳压产生－12V直流电压。
高压单元，高频高压发生器产生高频高压，由自激式振荡器产生一方波，经高压包升压再经整流电路整流得到-100V、＋350V、6KV、0～350V 四组电压。
＋350V、0～350V、6KV直接供显像管使用，-100V经亮度电位器调节显像管亮度之用。
-4-2、控制和显示系统由扫描电路产生与外电网同频的限幅锯齿波及同步方波，限幅锯齿波保证了扫描的线性。
锯齿波一路送入X偏转放大电路供显示器水平扫描之用，另一路及方波送至控制电路进行信号交换。
扫频方式选择、频标方式选择以此来实现扫频宽度控制、标记组合等一系列功能。
简易幅频特性测量仪设计
简易幅频特性测量仪一. 方案论证扫频结果显示计算得到响应的有效值点频结果显示DDS 产生正弦波 量程选择测试点11V RMS 正弦波响应电压信号测试点2本系统由单片机采用DDS 原理输出频率范围在10~1KHz 的正弦波，输出幅度为1V RMS 。
将不同频率的正弦波输入被测网络，通过测量网络输出端的有效值，因为输入有效值为1，故所测有效值等于网络在该频率下的增益，得到网络的幅频响应。
信号源产生：正弦信号是利用DSS 原理，通过DA 进行输出。
只要确定好了采样频率，存储深度以及步长等几个关键指标，便可以精确地进行信号发生，输出幅值与频率都很精确。
需要平滑滤波与放大环节的配合。
信号处理：所测有效值的计算方法如下。
对AD 采集进来的数据，取整倍周期的样本，做均方根处理，再做平均值计算，两者相减，即可得到不含直流分量的正弦信号MCU 被测网络DAC 滤波放大 ADC幅度测量LCD示波器有效值。
可以通过固定频率的点频方法测得特定点的响应，也可也通过频率步进得到一系列点的响应，最终绘得响应曲线。
最终结果通过示波器与液晶共同显示。
点测与扫测：DDS产生正弦波的方案，我们存储一个周期采样点的幅值信息，通过改变步长来达到不同频率输出。
在点频方式下，我们输出指定频率的正弦波，并读取响应电压信号，计算其有效值，即可知道所测网络在特定频率点的增益信息（幅频特性）。
在扫频方式下，由于10Hz步进到1KHz所需时间太长，而且参照我们需要完成的功能，我们加大步进量，以100Hz为步进长度，测出10~1KHz中的十个点，并通过插值等算法计算幅频响应曲线，在示波器上予以输出。
开始初始化显示菜单点测功能扫频功能设定频率采样并计算有效值频率步进采样并计算有效值显示响应有效值示波器显示曲线图 1.2 软件流程发挥部分：发挥部分主要有扫频功能，扩展频率范围，以及可控增益几部分。
扫频功能主要是对基础的点测功能的扩展，应用多次自动步进电测来得到幅频响应曲线。
扫频仪PD1250A
一、概述：PD1250A频率特性测试仪为便携通用扫频仪，它利用矩形具有内刻度示波管作为显示器，来直接显示被测设备的幅频特性曲线。
应用该仪器可快速测量或调整高频段的各种有源和无源网络的幅频特性和驻波特性，特别适用于广大科研、院校、广播电视通讯、差转台（站）及各种电子维修部门，用作教学科研和生产。
特别适用于测量电视、通讯和雷达系统接发收机中的中频或宽带放大器，各种中频通道，射频系统及滤波器的幅频特性曲线。
本仪器采用卧式结构，内部结构排列紧凑、合理、便于维修。
面板采用先进的塑料面板技术, 功能进行分块。
本仪器采用全晶体管和集成电路，扫频输出电压高，采用了合成频率标记，并可全景扫频。
二、技术参数1、扫频范围：0.1～50MHz（低端频率以扫宽1MHz为准）中心频率：0.1～50MHz2、扫频宽度：0.1～50MHz3、扫频非线性：全扫时小于10%4、输出电压：在0dB衰减时，75 Ω终端输出应不小于0.5V。
5、输出电平平坦度：0dB时全频段优于±0.5dB。
6、输出衰减器：70dB、1dB步进。
7、输出阻抗：75Ω8、频率标记：10MHz、10MHz/1MHz复合及外接标记形式：菱形外接频标灵敏度：不大于0.5Vp-p9、显示部分垂直灵敏度：优于10mVp-p/Cm。
10、显示部分输入阻抗：470KΩ。
11、示波管有效显示屏幕：100×80mm12、扫描基线沿垂直方向在整个有效平面内移动。
13、仪器使用电源频率为：50Hz±5% 电压为AC220V±10%14、仪器消耗功率不大于40V A。
15、仪器电源电线与机壳间的绝缘电阻，在额定使用范围内应不小于100M Ω16、仪器的外形尺寸：320×130×380mm三、工作原理：1、电源部分由变压器次级取出的各路电压分别加至低压电源，产生±15V，加至中压电源产生150V的中压，加至高压单元产生-1500V的高压，以上各路电压分别供给机内的各个电路和显示系统。
频率特性测试仪的功能介绍
频率特性测试仪的功能介绍1. 仪器概述频率特性测试仪是一种测试电路频率响应的仪器。
它能够测试电路在不同频率下的特性，从而分析电路的稳定性、幅频特性、相频特性等，是无线通信、电子电路等领域中不可或缺的工具。
本文将对频率特性测试仪的主要功能进行介绍。
2. 主要功能2.1 频率响应测试频率特性测试仪能够对电路的频率响应进行测试。
通过输入不同的频率信号，测试仪可以测量电路在不同频率下的幅度响应和相位响应，生成幅相频特性曲线。
这对于分析电路的特性、优化电路设计等都非常有帮助。
2.2 带宽测试带宽是一个电路能够正常工作的频率范围。
频率特性测试仪能够测试电路的带宽，通过测量电路在不同频率下的增益或衰减等参数，确定电路的带宽范围，从而保证电路的稳定性和正常工作。
2.3 信号发生器频率特性测试仪还具备信号发生器的功能。
测试仪可以产生稳定的正弦（Sine）、方波（Square）、三角波（Triangle）等信号，作为被测试电路的输入信号。
不同类型的信号可以测试电路在不同的工作状态下的响应特性。
2.4 直流偏置频率特性测试仪依靠外部直流电源为测试电路提供工作电压。
大部分频率特性测试仪都配有电流限制限制器或过载保护电路，保证测试电路的安全。
2.5 数据存储频率特性测试仪还可以将测试数据存储在设备中，便于后续分析和比较。
同时，测试仪也可以通过USB、RS232、LAN等接口与计算机相连，将测试数据传输到计算机上，方便进行后续的数据处理。
3. 使用方法频率特性测试仪的使用方法分为以下几个步骤：1.连接测试电路并设置测试参数。
2.连接设备与电脑，并设置数据传输参数。
3.开始测试。
4.保存测试数据。
5.根据数据分析测试结果。
4. 结语频率特性测试仪作为电子电路和无线通信领域的重要工具，可以帮助工程师更好地了解电路的表现和特性，提升电路设计的效率和准确性。
熟练掌握频率特性测试仪的使用方法，对于电子电路工程师来说是非常重要的。
11.频率特性测试仪实验报告
频率特性测试仪实验报告实验目的：1、了解频率特性测试仪的工作原理2、学会设计一个双T被测网络，并且能够达到所给要求3、了解频率特性测试仪设计的整体系统设计，以及各子系统设计的方案思路4、掌握频率特性测试仪的信号源产生方法，并能够设计DDS信号源电路5、掌握频率测试仪的检波显示原理并能够设计一个符合要求的峰值检波器。
实验原理：频率测试仪就是一个扫频仪，它体现的是输出电压随频率变化的关系。
它是根据扫频法的测量原理设计而成的，就是将扫频信号源和示波器的X-Y显示功能结合在一起，用示波管直接显示被测二端网络的频率特性曲线，是描绘网络传递函数的仪器。
频率特性测试仪组成框图扫频仪有一个输出端口和一个输入端口：输出端口输出等幅扫频信号，作为被测网络的输入测试信号；输入端口接收被测网络经检波后的输出信号。
可见，在测试时频率特性测试仪与被测网络构成了闭合回路。
一个频率测试仪应该有三个部分组成：信号源、被测网络和检波及显示部分。
扫频信号源：频率由低到高或由高到低变化的正弦波振荡源，称为扫频。
频率的变化可以是连续的，也可以是步进式的。
扫频信号的幅度、扫频的频率变化范围可以方便地控制。
扫频的速度与测量仪的其他部分的工作同步。
扫频信号源在扫频过程中，通过采用ALC（自动电平控制）技术使幅度保持一致（可视为恒等于1），这样，可省去对输入激励信号的幅度测量和求输出输入幅度比值的运算。
信号源的产生方法有多种，按需要可做成点频（连续波CW)，频率自动步进(STEP)，频率连续变化（扫频SWEEP)等形式。
采用锯齿波电压作为压控扫频振荡器（VCO）的控制量，同时用作显示的X 轴扫描电压以达到扫频和曲线显示的同步。
标量网络分析仪只作幅频测量，而矢量网络分析仪还作相频特性测量。
网络分析仪对信号源的质量要求比扫频仪高，通常采用频率合成器作为扫描源，合成器的频率由数字量控制。
常见的扫频信号产生方法：压控振荡（VCO ），函数发生器、锁相环（PLL ：Phase Lock Loop ）频率合成器、直接数字频率合成或直接数字合成（DDFS ，或DDS ）和PLL+DDS本题属低频测试系统，DDS 信号源和8038芯片制作的VCO 信号源（反馈稳频或PLL ）都可以采用。
基于STM32单片机的简易电路特性测试仪
www�ele169�com | 59电子测量0 引言本测试仪对一般三极管放大电路具有输入、输出阻抗测量、幅频特性曲线显示、故障位置判断及故障原因显示的功能。
同时兼具制作成本低，测量精度高，简单易上手的特性。
对于刚接触模拟电路、三极管放大电路的同学来说是一个很好的学习工具。
1 总体设计方案系统硬件结构框图，如图1所示。
经DDS 信号发生器模块产生一定频率、幅值的正弦波信号，由于三极管放大电路的放大倍数较大，若输入信号过大则会产生失真，需要经过信号调理网络进行衰减，之后在三极管放大电路的输入端进行ADC 检测，从而可以检测输入电阻。
在放大电路的输出端，由于输出信号幅值较大，超过单片机ADC 检测限度，故信号需调理后进行采集，同时通过控制继电器吸合控制负载电阻的通断，进行输出电阻的测量。
两个ADC 检测点采集数据，经单片机数据运行处理后，在TFT 屏幕上显示出三极管放大电路的输入、输出阻抗，幅频特性曲线以及电路故障的原因。
2 硬件电路设计■2.1 输入信号调理网络为了满足三极管放大电路最大不失真的要求，经过信号输入测试，应满足输入信号小于60mv。
由于DDS 正弦波输出模块输出的正弦波为一定值556mV，故需要进行信号衰减。
如图2所示，信号衰减网络包括纯电阻分压衰减和电压跟随两部分。
电压跟随器起到稳定隔离的作用，保证 ■2.2 继电器开关驱动电路如图3所示，继电器开关用9013三极管进行驱动，通过单片机进行控制。
从而实现三极管放大电路输出端并联电■2.3 输出端信号调理网络由于三极管的放大倍数较大，其输出端幅值达到6.8V，而单片机的采样幅度要求需要在3.3V 以内，所以需要经过信号调理。
由于测量输出电阻需要给三李申，陈康宁，汪帅，李寒，贾巍(通讯作者)（湖北文理学院汽车与交通工程学院，湖北襄阳，441053）基金项目：湖北文理学院大学生创新创业训练项目（项目编号：S202010509014）。
摘要：本系统是基于STM32单片机ADC检测的简易电路特性测试仪，用于检测三极管放大电路的基本工作特性，同时可以在电路发生故障时，判断电路故障的位置及原因。
频率特性仪的使用说明
BT－3G III频率特性测试仪的使用在各种电路测试中，常常需要对频率特性进行测试，那么频率特性表示什么呢？实际上，它体现了放大器的放大性能与输入信号频率之间的依从关系。
某个网络（或系统）的频率特性，一般是指幅频特性。
能对频率特性进行观测的仪器是频率特性测试仪，简称频率扫描仪。
它是一种能在示波管屏幕上直接显示被测电路幅频特性曲线的图示测量仪器。
用扫频仪监测对网络频率特性进行调整，以及对网络动态快速测量都十分方便。
下面以BT－3G频率特性测试仪为例介绍频率特性测试仪的使用。
一BT－3G III频率特性测试仪面板介绍图1 BT-3G频率特性测试仪图（注：按钮位置从左上向右下数）二主要技术性能1. 扫描范围：1MHz～300MHz低端频率以扫宽10MHz为准；中心频率：２MHz～250MHz；2. 扫频宽度: 全扫：1-300ＭHz,中心频率150ＭＨz；窄扫：最大频偏≥100MHz,最小频偏≤1MHz, 1-300ＭHz连续可调。
3. 扫频非线性：不大于1:1.2；4. 输出电压：在0dB衰减时，75Ω终端为0.5Ｖ±10％（连续振荡以150 MHz为准）温度每变化10℃附加误差为±2.5％；5. 输出电平平坦度：０dＢ时，1-300ＭHz范围内全频段优于±0.25dＢ；6. 输出衰减器：⑴粗衰减器：0-70dＢ，1dＢ步进；7. 输出阻抗：75Ω；8. 频率标记：50ＭＨz频标；10ＭＨz、１ＭＨz复合频标；外接频标信号．标记精度：优于1×10－4 ；标记形式：菱形；外接频标灵敏度：小于0.5Ｖ；9. 显示部分垂直灵敏度：20mV／cm；10.显示部分输入阻抗：470ＫΩ三基本操作1.输入电源电压为220V，按下面板上电源开关，指示灯LED亮。
2.调节辉度旋钮，聚焦旋钮，水平扫描线应明亮清晰。
3.视输入信号而定，极性开关置“+”或“—”，耦合方式置AC或DC。
频率特性测试仪
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｌｕ ｅｆ ｑ ｅ ｃ ｈｒｃ ｒｔ ； ｈｓ ｅｕ ｎｙｃ ａａｔ ｉｉ； ｅ ｒｇａ ｍａｌ ｇｔ ａｒｙ Ｐ Ａ ；ＭＣ ； ｙｗ ｒｓａ ｉ ｄ ｅ ｕｎ ｙｃａａｔｉ ｉ ｐ ａｅ ｒｑ ｅ ｃ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｆ ｌ ｐｏｒｍ ｂｅ ａ ｒ （ Ｇ ） ｍｐ ｔ ｒ ｅ ｓｃ ｆ ｅ ｓｃ ｉ ｄ ｅ ａＦ Ｕ
在 此 ， 用 集 成 的 直接 数 字 合 成 器 （ Ｄ ） Ｄ ８ １ 现 场 可 编程 采 Ｄ ＳＡ ９ ５ ，
高 晶 体 振 荡 器 为 １０ＭＨ ， 有 ３ 位 频 率 分 辨 率 。 ８ ｚ具 ２ 通 过 将 相 位量 转 换 为 数 字 脉 冲 量 ． 测 量 数 字 脉 冲 的 占 再 空 比 反 映 相 位 差 的 方 法 选 择 测 量 方 式 。该 方 法 测 量 精 度 要 比 采用 波 形 分 析 法 高 ， 比采 用 相 位 一 电压 转 换 法 占用 存 储 空 间 小， 电路 较 简 单 ， 使 测 量 精 度 和 占用 空 间 得 到 平 衡 。在 幅 度 可 测 量 时 。 用 测 试 信 号 源 输 出为 标 准 正 弦 波 ， 以有 效 值 与 所 所 幅值 之 间 存 在 简 单 的 线 性 关 系 。利 用 该 线 性 关 系 ， 将 测 量 可 的有 效 值 转化 为 幅 值 。这 种 方 法 只需 在 有效 值 检 波 器 件 的 外 围添 加 适 当 的 电 阻 、 电容 即 可实 现 ， 电路 简 单 。检 波 器件 采 且 用 Ａ ６ ７ 当 测 量 信 号 的 峰值 系 数 高 达 １ Ｄ ３， ０时 ． 加 误 差 仅 为 附
Ａ ｅ ｔ ｒ ｆ ｒ ｆ ｅ ｕｅ ｙ ｒ ｓ ｎ ｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｔ ｓ ｅ ｏ ｒ ｑ ｎｃ ｅ ｐｏ ｓ ｈａ ａ ｔ ｒ ｓｉ
简易电路特性测试仪设计
Technology Application技术应用DCW207数字通信世界2020.011 电路原理分析采用放大法测量输入电阻。
设放大电路的闭环放大倍数为K ，在输入端加入信号源Us 调整信号幅度不使输出波形失真。
当开关S 闭合时，测量输出电压的值记为Uo1，当开关S 断开时，测量输出电压的值记为Uo2，则可得出输入电阻的值。
既保持了电压的稳定性，且测量方法较为简单，故采用方案三测量输入电阻阻值。
1.1 输出电阻测量对于任何一个放大电路，其输出我们都可以用有内阻的电压源等效代替，从输出端看进去的等效内阻即为电路输出电阻。
因此想要测量输出电阻，可以先将输出端置为空载，测量得到输出电压有效值Uo ，然后在输出端再接入一个精密电阻RL ，测出此时的输出电压有效值Uo ’，进而可以得出输出电阻。
1.2 幅频特性通过放大电路放大倍数的数值与信号频率的关系，我们可以得出幅频特性曲线。
分析发现，在信号频率下降到一定程度时，放大倍数的数值也出现明显下降。
当放大倍数的数值等于0.707Au 时，对应的频率值称为下限截止频率fL 。
另一方面，如果信号频率上升到一定程度，则放大倍数的数值也将出现减小。
此时放大倍数的数值等于0.707Au 的频率值，称之为上限截止频率fH 。
通过单片机，无法绘制出完整的幅频特性曲线，因此可通过显示不同信号频率对应的增益来表示。
1.3 电路故障检测R1、R2开路：当R1或R2开路时，输入电阻必将发生改变，若R1开路，则输入电阻约为15K （R2阻值）；若R2开路，则输入电阻约为43K （R1阻值）。
因此可通过测量输入电阻的阻值来判断R1、R2是否开路。
R1、R2短路：若R1、R2中有一个短路或者全部短路，输入电阻都为0。
具体判断是R1还是R2短路，则需测量输出电压大小。
当R2短路时三极管截止，输出电压通过一个上拉电阻上拉到12v ；当R1短路时，三极管工作在饱和区，由于R3上有一个直流偏置的压降，输出电压约为11V 。
频率特性测试仪
频率特性测试仪简介频率特性测试仪是一种广泛应用于电子领域的测试仪器，用于测量电路或设备在不同频率下的响应特性。
它可以帮助工程师和技术人员分析电路的性能，发现问题并进行故障排查。
频率特性测试仪广泛用于电子设备研发、生产制造、电信通信、无线电调试等领域。
工作原理频率特性测试仪通过输入不同频率的信号，测量电路或设备的响应特性。
它主要分为两个部分：信号源和测量设备。
信号源是频率特性测试仪的重要组成部分，它可以产生不同频率、不同幅度的信号。
一般来说，信号源采用稳定的正弦波信号，可以通过控制频率、幅度和相位等参数来模拟实际工作条件下的信号输入。
测量设备用于接收和分析信号源输出的信号。
它包括信号接收电路、滤波器、放大器等组件，可以测量信号在不同频率下的振幅、相位、频率响应等特性，并输出相应的数据。
主要功能频率特性测试仪具有以下主要功能：1.频率范围测量：可以测量的频率范围通常从几赫兹到数百兆赫兹不等，不同型号的测试仪器有不同的测量范围。
2.振幅测量：可以测量信号在不同频率下的振幅变化，帮助分析电路的增益特性或衰减特性。
3.相位测量：可以测量信号在不同频率下的相位差，用于分析电路或设备的相位响应。
4.频率响应测量：可以测量电路或设备在不同频率下的频率响应曲线，揭示其在不同频率下的工作特性。
5.自动测试：一些高级的频率特性测试仪还具有自动测试功能，可以通过设置测试参数和测试条件，自动进行测试并生成测试报告。
应用领域频率特性测试仪在以下应用领域具有广泛的应用：1.电子设备研发：用于测试新开发的电子设备在不同频率下的性能，并进行优化和改进。
2.生产制造：用于生产线上对电子设备进行频率特性测试，确保产品质量和性能稳定。
3.通信领域：用于测试无线电设备、通信设备等在不同频率下的工作特性。
4.无线电调试：用于无线电设备的频率校准、调试和故障排查。
5.特定行业的应用：例如声学领域或其他需要测量频率响应的领域。
总结频率特性测试仪是一种用于测量电路或设备在不同频率下的响应特性的测试仪器。
2014TI 训练题4
任务4.1：简易幅频/相频特性测试仪设计任务：利用单片机小系统及外部电路，设计并制作一台简易幅频/相频特性测量仪，能够改变输出信号的频率，施加于被测电路（二端口网络），并测量被测电路的输出电压幅度及输入输出信号的相位差。
原理可参考下图：基本要求：A. 具有交流信号源输出功能（1）能够输出有效值为1.00V的正弦波，无明显失真，全频段幅度误差小于5%（2）频率范围100Hz~10kHz可通过键盘设定，步进100kHz，频率误差低于1%。
（3）输出阻抗<10欧B. 具有交流电压测量及显示功能。
（4）交流信号幅度0~2V有效值，精度优于2.5%，分辨率0.01V。
（5）输入阻抗>100kC. 具有相位差测量及显示功能。
（6）输入信号幅度0~2V有效值。
（7）0度至180度相位差测量，精度2度，分辨率1度。
扩展要求：（1）频率步进扩展至10Hz（2）频率误差扩展至0.1%（3）-180度至+180度相位差测量，精度0.5度，分辨率0.1度。
（4）具有自动扫描功能，自动完成100Hz~10kHz扫描，画出幅频及相频特性曲线（线性坐标）（5）其他（如对数坐标切换，滤波器类型判别等）文档及测试：（1）说明对指标要求的分析，论证为达到这些要求你所采用的方案。
（2）完整的电路原理图（可手绘）（3）软件设计方案说明（关键流程图、状态转移图等）（4）测试报告1）测试方法。
（即：上述各项指标如何测试？设计一套测试方案，考虑如何用最少最快的测试项目完成所有的指标测试？）2）每项测试所用仪器、连接方法、测试步骤、数据处理方法等3）测试结果说明：（1）参考资料：DDS原理相关资料（2）电路中留出关键的测试点（3）尽可能采用通用元件（4）本题中不允许使用DDS专用芯片。
（5）允许放弃部分指标和功能（相应扣分）。
（6）即使完成扩展功能第（3）项，也要留有频率手动设定模式，以便测试。
任务4.2：被测电路制作设计任务：制作4种电路，作为被测对象。
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简易幅频特性测试仪摘要根据题目要求，设计了一种幅频特性测试仪。
采用精度为8位的DAC芯片DA0832，产生有效值为1V的正弦波。
采用具有10位ADC功能的单片机STC12C5A60S2，实现被测信号的检测。
采用运算放大电路，实现提高输入阻抗和降低输出阻抗的目的。
采用按键功能，可设定输出正弦波的频率。
经测试，该幅频测试仪能够输出有效值为1V的正弦波、无明显失真、全频段幅度误差在%，输出正弦波的频率范围为100-10kHZ、误差为%，交流信号的测量精度为%、分辨率为0.01V，输出阻抗小于10Ω，输入阻抗大于100k。
关键词：DAC0832 10位ADC 频率可调正弦波目录1方案论证与比较 (1)1.1总体思路 (1)1.2各模块方案的选择与论证 (2)2 系统设计 (4)2.1总体设计 (4)2.2硬件电路设计 (4)2.2.1拉力值测量模块 (4)2.2.2电机驱动模块 (7)2.2.3透明胶被拉动距离测量模块 (7)3软件设计 (9)3.1算法的标定实验 (9)3.2软件流程 (13)4系统测试 (15)4.1测试仪器、设备 (15)4.2测试方法步骤与结果分析 (16)4.2.1拉力值的测试 (16)4.2.1拉伸距离的测试 (16)5 结论 (17)参考文献： (18)附录： (19)附1：电路图 (19)附2：实验测试图 (20)附3：实物图 (21)1方案论证与比较1.1总体思路根据题目的要求，该幅频特性测试仪的功能是能够输出可调频率的正弦波给被测电路，并测量经过测量电路后的正弦波信号的变化，从而得出被测电路的幅频特性。
其原理：当被测电路的输入为正弦信号时,则输出的稳态响应也是一个正弦信号,其频率和输入信号的频率相同,但幅度和相位发生了变化,而变化取决于角频率X 。
若把输出的稳态响应和输入正弦信号用复数表示,并求它们的复数比,则得公式（1-1）：()()()j G j A e θωωω= （1-1）其中G （j ω）称为频率特性,A （ω）是输出信号的幅值与输入信号幅值之比,称为电路网络幅频特性。
e j θ(ω)是输出信号的相角与输入信号的相角之差,称为相频特性。
其中,电路幅频特性是电路网络的一个重要特性,本文探讨电路网络幅频特性参数的测试。
在实际测量中,用一个随着时间按一定规律,并在一定频率范围内扫动的信号对被测电路进行快速、定性或定量的动态测量,给出被测电路网络的电路网络幅频特性实时测量结果。
测量原理见图1-1：图1-1 测量原理为了显示被测电路在不同频率下，输出信号对输入信号的放大倍数图像，必须要有显示模块。
为了能控制仪器输出不同范围的频率，必须要有按键输入模块。
图1-2 幅频特性测试仪原理框图经以上总体思路分析，得出以下系统原理图，如图1-2所示。
由本系统产生正弦激励信号去激励被网络，通过采集输入被测网络之前的信号幅值与从被测网络出来的信号的幅值，相除得到被测对各频率正弦信号的增益情况，从而得出被测网络的电路网络幅频特性。
1.2各模块方案的选择与论证根据幅频特性测试仪原理框图可知，该测试仪主要由四部分组成，分别为正弦波发生模块、控制模块、交流信号幅值检测模块和显示模块。
下面对这四部分进行方案的选择与论证。
（1）正弦扫频信号发生模块方案正弦扫频信号发生器是本设计的核心部分。
要求能产生优于5HZ误差的频率，且在100HZ~10KHZ范围内,步进为100HZ。
方案一：采用传统的直接频率合成法合成。
经过混频、倍频、分频网络和带通滤波器完成对频率的算术运算。
但由于采用大量的模拟环节，导致直接频率合成器的结构复杂，体积庞大，成本高，而且容易引入干扰，影响系统的稳定性，难以达到较高的频谱稳定性。
方案二：采用锁相环间接频率合成（PLL）。
虽然具有工作频率高、宽带、频谱质量好的优点，但是由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长，很难满足系统要求的高速度指标。
另外，由于模拟方法合成的正弦波参数都很难控制，不易实现。
方案三：采用直接数字式频率合成（DDS）。
其原理如图1-3所示，用控制芯片的存储器储存的所需波形量化数据，按不同频率要求，以频率控制字为步进对相位增量进行累加，以累加相位值作为地址码读取存放在存储器内的波形数据，经过D/A转换和幅度控制，再滤波即可得到所需波形。
由于DDS具有带宽很宽，频率转换时间极短（小于20μs），频率分辨率高，全数字化结构便于集成等优点，以及输出相位连续，频率、相位和幅度均可实现程控，完全可以满足本题目的要求。
DDS有着较多的优点，但是DDS技术也有内在的缺陷——杂散噪声。
图1-3 DDS原理框图为了全面实现题目的要求，选择最合适的三号方案作为正弦波扫频信号发生器的核心，实现高速、高精度、高稳定性的正弦信号输出。
（2）控制模块方案方案一：用FPGA等可编程器件作为控制模块的核心。
FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，体积小，稳定性高，易于功能扩展，采用并行的输入/输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。
就FPGA的制造工艺而言，FPGA掉电后数据会丢失，上电后必须进行一次配置，因此FPGA在应用中需要配置电路和一定的程序，并且FPGA器件作为一个数字逻辑器件，竞争和冒险正是数字逻辑器件较为突出的问题，因此在使用时必须注意毛刺的消除及抗干扰性，从而增大了电路或程序的复杂程度和可实施性。
方案二：用STC12C5A60S2单片机为系统的主控核心。
单片机具有体积小，使用灵活，拥有较强的指令寻址和运算功能等优点，而且单片机的功耗低，价格低廉。
采用单片机作为控制器比FPGA更适合本系统的规模。
充分考虑到综合性价比和控制的方便程度，确定选择方案二作为系统的控制核心模块方案。
（3）交流信号幅值测量方案方案一：采用真有效值转换芯片（如AD637）。
将输入信号转换成有效值的形式输出，供后级的A/D采样。
此种方案的测量精度较高，但由于有效值转换芯片转换的过程相对较长（一般为几十到几百个ms），对于幅频特性，需要采集很多个点，此种方案的测量过程将是很长的。
方案二：采用ADC测量方式。
这种方案只要将经过被测电路的信号输入经过ADC转换，在控制芯片中对数据进行处理，筛选出幅值。
该方案的优点是电路和程序控制都简单易行。
缺点是赋值的测量精度取决于ADC转换芯片的转换速度和控制芯片的运算速度。
综合所有的因素，采用方案二更适合本设计。
（4）显示模块方案方案一：采用LED数码管显示。
虽然功耗低，控制简单，但显示能力有限，人机界面较差。
方案二：采用12864液晶屏显示。
可以显示多种字符，并能同时显示多组数据、汉字，字符清晰，人机界面友好。
方案二的液晶显示方式有效解决LED只能显示数字等几个简单字符的缺点，具有性能好，控制方便，显示方式多的优点。
因此本设计采用方案二的12864液晶显示屏作为显示模块。
2 系统设计2.1 总体设计系统总体框架如图2-1所示，由STC12C5A60S2单片机处理器控制DAC 转换芯片DAC0832产生正弦激励信号去激励被网络，将信号进行处理后输送给具有ADC 功能的单片机，实现从被测网络出来的信号的幅值的采集与处理目的，即可得到被测电路对各频率正弦信号的增益情况，从而得出被测电路的幅频特性。
图2-1 系统总体框架2.2 硬件电路设计系统的核心硬件电路主要由两个部分组成，分别为正弦波信号发生模块和信号预处理模块。
下面对这两个模块进行理论分析与参数计算。
2.2.1正弦波信号发生模块正弦波信号发生模块的具体硬件结构由两个部分组成，分别为基准源电路和DAC0832转换电路，下面对这两部分做详细的介绍。
（1）基准源电路TL431 的内部含有一个2.5V 的基准电压，所以当在REF 端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。
如图2-2所示的电路中，当 R1和R2的阻值确定时，两者对V o 的分压引入反馈，若V o 增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致V o 下降。
显见，这个深度的负反馈电路必然在VI 等于基准电压处稳定，此时有公式（2-1）：ref o V R R V )1(21+= （2-1） 选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出，需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA 。
本设计采用的是TL431作为DAC0832的电压基准源+2.5V ，根据公式（2-2）可得当R 1取零，R 2取无穷时，输出电压为+2.5V 。
)(5.25.2*)01(V V o =∞+= （2-2）图2-2 TL431典型应用图（2）DAC0832转换电路DAC0832 是一款转换精度为8位，转换速度为1s μ的D/A 转换器芯片。
V ref 引脚为芯片提供参考电压；RFB 为反馈电阻引出端,与运算放大器输出端相连接；DI7~ DI0 数字量输入信号，其中DI0为最低位，DI7为最高位；CS 为片选信号, 低电平有效；WR1为写信号1，低电平有效；XFER 为转移控制信号，低电平有效；WR2为写信号2，低电平有效；I OUT1为模拟电流输出端1，当输入数字为全1时, 输出电流最大，全0时, 输出电流为0，如公式（2-3）：RFB V ref256255 （2-3）I OUT2为模拟电流输出端2，其与 I OUT1的关系如公式（2-4）I OUT1 + I OUT2 = C （常数） （2-4）如图2-3所示，通过控制片选端、写数据端和数据位，从而控制DA0832输出模拟量， 本仪器采用如图2-3所示的单缓冲工作方式应用图，一个输入寄存器工作于直通状态，DAC 寄存器工作于受控状态，此时只需一次写操作，就开始转换，转换后直接输出数据，提高了D/A 的数据吞吐量。
图2-3单缓冲工作方式应用图 其调幅的原理为：当数据口输入的数字量为0FFH=255时，有公式（2-5）所示的电流量输出：RFBV I ref out 2562551= （2-5） 输出电压如公式（2-6）所示：ref out o V RFB I V 256255*1-=-= （2-6）断电和串口时钟输入端为PD_SCK。
通过控制输入该端口电平的不同时序，可以实现数据输入、输出和增益通道的选择，时序图如图2-4所示。
图2-4 DAC0832 时序图2.2.2电机驱动模块[2]在电机驱动模块的方案讨论中拟定采用LM298芯片驱动直流减速电机。
其硬件电路如图2-5所示。
LM298内有两个H桥式电机驱动电路，可用来驱动两个直流电机，本方案中只用其中的一个H桥，标号为A。
在该电路中，电机的两端各安装有两个二极管，这些二极管都是从驱动器的输出端连接到电机的电源端，或者接地端，其作用能限制和消除感应尖峰电压。