2.2 测量控制电路方案论证
为在同一电路中实现不同参数的分步测量及自动量程转换,需设计通断控制电路。因此,这里采用模拟开关。因存在导通电阻,在选通时该电阻加于电路,会带来测量误差;继电器导通电阻较小,但相对于模拟开关规模大、电路分布参数,容易引起闭环测试电路的寄生振荡;考虑到精度,系统选用继电器控制不同参数测试电路的自动转换,通过添加补偿电容来避免振荡,为避免输出波形失真,系统还采用三极管共发射极电路对继电器进行控制。2.3幅值检测方案论证方案1:数字方法。由A/D转换器采样后将数据送入FPGA进行峰值检测或有效值检测,该方式可提高精度和稳定度,且避免了模拟器件不稳定或漂移等因素的影响,但受 A/D转换器采样速率的限制,所处理的信号频率达不到很高。方案2:模拟方法。包括峰值检波和有效值检波。前者通过控制电容充放电速度实现,后者基于交流信号有效值定义式,采用模拟电路实现,典型有效值检测器件如AD637。系统在测量AVD、KCMR时,输出信号的交流分量频率为5 Hz,故采用方案1;测量增益带宽积BWG时,输出频率范围为40 kHz~4 MHz,故采用方案2。
根据以上方案论证,系统总体框图如罔2所示。系统主要由信号发生、参数测试、测试电路控制和人机交互等模块组成,单片机和FPGA共同控制模块。5 Hz信号由FPGA内部DDS产生,扫频信号由AD9851产生;测量电路的输出结果经后级滤波、放大处理后由A/D转换器采样送至FPGA进行运算;单片机和FPGA通过继电器选择以测量电路和测量量程;FPGA提供键盘和显示器以实现人机交互;测量结果存储在RAM中,并能通过微型打印机打印出来。