相频特性测试电路(框图如图4)由两个过零比较器、鉴相器、低通滤波器和A/D转换器组成。两个比较器由“运放”构成过零信号比较器,分别将被测网络的输入、输出正弦信号转换为数字信号。
鉴相器采用ETESTER实现。鉴相出被测网络的输入、输出信号的相位差信号,经过低通滤波器滤波得到被测网络的相移信号,送至ADC0809进行模数转换成数字量,再送到单片机进行处理。由鉴相器输出的脉冲信号的占空比与这两路信号的相位差成正比,即:
相位差=N1/(N1+N2)×360°
其中N1是高电平脉宽时间内的计数值,N2是低电平脉宽时间内的计数值。两路同频率不同相位的时钟信号PA和PB通过鉴相器epd后,将输出一路具有不同占空比的脉冲波形。其频率与输入频率相同,而占空比与PA和PB信号上升沿的时间有关。epd的脉宽等于PB和PA信号上升沿的时间差,这个时间差即为PB,他正好等于epd的占空比乘以360°。
2.3 频率特征的显示和打印
频率特性测试仪设计中包含两种显示方式,一种为LED显示数值,并可打印输出;另一种为用示波器显示频率特性曲线。我们参考的打印方式是在系统中设计一个RS 232串行口,利用MCU的串口功能实现与单片机AT89C51通讯,利用PC机的打印控制功能完成打印。
一般的示波器是输入模拟电压信号,即要将已经测量得到的幅频特性和相频特性数据经D/A转换为模拟电压量。因为使用单通道示波器显示幅频和相频两条曲线,所以可以使两条曲线分时显示在屏上的不同位置。为了便于观察,当输出幅频特性数据显示在屏幕上方时,可在D/A的输出相迭加一个正电压,由于示波器的扫描速度很快,相频看起来和幅频两条曲线同时显示在屏幕上。