单位增益带宽测量电路

在输入端输入恒定幅度交流正弦信号,改变信号频率,对应于电路输出端电压下降3dB时的频率即为单位增益带宽。为提高测量效率,本设计将单位增益带宽测量电路与其他参数测试电路隔离开,用继电器进行切换控制。单位增益带宽与输入信号幅度紧密相关,当输入信号较大时,单位带宽变窄,测量结果误差较大。系统中采用宽带运放对输入信号进行衰减,然后通过测试运放,再用宽带运放对测试运放的输出信号进行放大,以提高测量精度。宽带运放选甩AD811,其单位增益带宽为140MHz。

DDS扫频信号源

AD9851是一款数字频率合成芯片,其最高工作频率为180MHz,AD9851的最大输出频率为系统时钟的40%时杂散频率小,它有40位控制字,其中5位为相位控制,1位为6倍参考时钟倍乘器开关控制,32位为频率控制。当外接20MHz时钟源,6倍频开启后系统时钟Fsysclk=120MHz,设频率控制字为Fcw,则输出频率由式 得出,因此,最高可输出频率为48MHz的正弦波。图3中,MCU主机根据红外键盘设置的频率步进,计算32位频率控制字,改变AD9851输出信号的频率。这种方法的频率切换反应灵敏。

由于AD9851输出信号峰峰值为1V,而在测量BWG时使用有效值为2V的正弦信号较准确,须放大5.656倍,设计扫频信号源的最高输出频率为4MHz,则要求反相放大器的增益带宽积GBW≥5.656×4MHz=22.624MHz,系统中采用GBW为50MHz的高速运放AD817。

软件算法与流程

单位增益带宽测量的软件算法

系统设计扫频范围为100KHz~3.5MHz,频率分辨率为1KHz,要求自动测量总时间≤10s。因此,从100KHz到3.5MHz最少应该扫描(3500-100)/1=3400次,每次最多使用的时间为:1 0/3400=0.0029s,而在这0.0029s内要完成频率设置、读取A/D转换结果等。高精度A/D转换时间一般较长,加上设置扫描频率的耗时,所以传统的全频段步进扫描会有较大的系统时延。针对单位增益带宽的特点,本设计采用二分查找算法,不断缩小扫频范围,在较小的频段内步进扫描,只需扫捕几十个频点即可在1 KHz的分辨率下满足测量时间≤l0s的要求。

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