2019年全国电子设计大赛D题《简易电路特性测试仪》输出阻抗增益上限频率测量

Posted 2021-06-01 学工科的皮皮志^_^

文章目录

• 前言
• 一、输出阻抗是什么？
• 二、输出阻抗测量方案
• • 1.测量方案
  • 2.实际电路制作
  • 4.注意事项
• 三、增益测量
• 四、幅频特性测量
• 五、测试结果及总结
• • 1、电路实物图
  • 2、测试结果
  • 3 .总结

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前言

前面我们完成了仿真部分和输入阻抗的测量，大家可以点击回去看：
2019年全国电子设计大赛D题《简易电路特性测试仪》(一)仿真阶段
2019年全国电子设计大赛D题《简易电路特性测试仪》(二)输入阻抗测量
测量了输入阻抗就完成了前级部分。现在来测输出阻抗。即后级电路。

一、输出阻抗是什么？

输入输出阻抗的概念大家也可以点击这篇： 输入输出阻抗
输出阻抗是串在后级电路的，也可以用分压法，但是不能像测输入阻抗那样测两端额电压，因为两端中的一端我们没法测。

二、输出阻抗测量方案

1.测量方案

由于题目的输入阻抗的测量范围为500~5k，其几何中间值为：，实际设计取值为1.6k。
这里为什么要分压，因为考虑到后面测故障的时候直流电压有可能达到12V，所以从根本上进行分压限制。

2.实际电路制作

既然确定了方案，那么就画原理图，PCB，制版。

前面是继电器的驱动电路，因为我们使用的是黑色的继电器，单片机不能直接驱动，所以需要做驱动电路。
大家可以看看我这篇了解更多：继电器的驱动电路

4.注意事项

实际电路调试出现的问题：
如果按照原理图来的话，空载是走继电器5路线是没问你的，带载1.6k的时候如果直接接就会影响输出阻抗，从而影响待测网络的静态工作点，从而引起失真。
所以实际电路我们在1.6k的上端加了一个10uf的电容，大家可以仔细看实物图，来进行隔离的作用。
有人就说了，拿电压跟随器不更好，电压跟随器不行，原因是电压跟随器隔离了前级电路，因为电压跟随器的输入阻抗无穷大，同样也隔离了前级电阻。所以这样是测不出来输出电阻的。

三、增益测量

增益还是很好求的，就是A=Ui/Uo,前提是电路不失真的情况下,如果电路失真了，那增益是没有意义，这个题目虽然没有要求失真度，但是十分有必要！，当时学长们做这道题考虑到失真度的时候，也是得到了测评老师的赏识，那什么指标是衡量电路的失真情况呢？那就是失真度。
DDS给定1kHz正弦波，输入共射放大电路，考虑到待测电路的放大倍数未知，DDS需要输出适当的幅度值，以尽量避免放大电路输出端的波形失真。当波形失真时，在1kHz以后会出现谐波，此时通过FFT计算其谐波。之后的所有测量应都建立在低失真度的输出波形之上。STM32的AD采样率设置为10.24K，输入为1kHz，故可计算失真度为：

四、幅频特性测量

这道题的频率要求不是很高，扫频的时候200K足以，所以选择真有效值检测模块
AD637该模块可以对各种复杂波形进行有效值的计算，带宽是8M，在很多应用场合非常方便。该模块最大输入的有效值为7Vrms，注意不要超过这个范围就行。
每一个输入都对应与一个带宽。在该频率范围内，其输出不会衰减或放大。下面列出了这个图像。


该模块还是很好用的，但是要注意范围，因为考虑到后面测故障的时候直流电压有可能达到12V，所以要注意隔置电路。
隔直时电容的取值也有讲究，不能取得太大，不然充电时间很长。这样就会有延时。就不好处理了。
相关解释大家可以看看这一篇。
隔直网络（无源RC高通滤波）中电容充放电时间对信号处理及测量（以检波为例）的影响分析

五、测试结果及总结

1、电路实物图

2、测试结果

3 .总结

这样我们就完成了基础部分，测试结果也是在误差范围内的，下一篇我们讲发挥部分，那就是故障检测了，哈哈哈，那就是软件的事了。好了，今天的分享到此结束
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