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表2 uds增益、av及d/a 數(shù)字量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 2 電路設(shè)計(jì) 2．1 總體方案的設(shè)計(jì)及組成 系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制模塊、前置放大電路模塊、d/a 轉(zhuǎn)換模塊、壓控放大模塊、有效值轉(zhuǎn)換、a/d采樣模塊和顯示電路等組成。 2．2 總體結(jié)構(gòu) 控制器選用c8051f020 單片機(jī)， 內(nèi)部集成12位a/d、d/a 和鎖相環(huán)，最高工作頻率100mhz，選用低噪聲、頻帶寬和放大能力好的放大器ad* 做為前置放大器，ad* 能夠放大最小信號(hào)為25μv。有效值轉(zhuǎn)換選用精度高的ad637，ad637 能夠采集0v～2v 之間的信號(hào)，系統(tǒng)方框圖如圖3 所示。 圖3 系統(tǒng)框圖 2．3 模塊方案論證 2．3．1 前置放大模塊 前置放大部分對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行10 倍放大，當(dāng)輸入信號(hào)十分微弱時(shí)，通常會(huì)淹沒在噪聲中，這就要求前置放大電路具有高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲等特性。系統(tǒng)采用精密儀表放大器ad*，它具有很高輸入阻抗， 能有效抑制信號(hào)源與傳輸網(wǎng)絡(luò)阻抗不對(duì)稱引入的誤差，單位增益帶寬25mhz，適用于寬頻帶測(cè)量系統(tǒng)，共摸抑制比高達(dá)130db，等效輸入噪聲小于4nv
hz時(shí)，r=1.6kω，當(dāng)頻率變?yōu)?0khz時(shí)，r=160ω。 輸入的正弦信號(hào)經(jīng)過rc構(gòu)成的超前和滯后網(wǎng)絡(luò)后經(jīng)過運(yùn)放（opa37）構(gòu)成的射極跟隨器，然后通過電位器r3疊加，再經(jīng)過放大電路通過一個(gè)電位器輸出。電路圖如圖4所示。 圖4 移相網(wǎng)絡(luò) 3.4 加法器 此加法器為同相加法器，由于集成運(yùn)放可視為理想運(yùn)放，其輸入端可視為虛短和虛開路。在同向端運(yùn)用節(jié)點(diǎn)電流方程可求得輸出： 圖5 加法器 3.5 有效值檢波 有效值檢波采用真有效值/直流轉(zhuǎn)換芯片ad637能計(jì)算任何復(fù)雜波形的真有效值、平均值、均方值、絕對(duì)值，具有分貝輸出（0~60 db）。具有寬頻帶，量程在0~7 v范圍內(nèi)可調(diào)。 ad637內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括有源整流器（即絕對(duì)值電路），平方/除法器、濾波放大器、獨(dú)立的緩沖放大器、偏置電路五部分。使用ad637在測(cè)量峰值系數(shù)高達(dá)10的信號(hào)時(shí)附加誤差僅為1%,且外圍元件少、頻帶寬。對(duì)于有效值為200 mv的信號(hào)，-3db帶寬為600khz;對(duì)于有效值為1v的信號(hào)。-3db帶寬為8mhz.該方案硬件簡(jiǎn)單，兩且精度很高，效果理想。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
以可編程芯片max262作為核心，通過單片機(jī)msp430和ltc69034程控時(shí)鐘信號(hào)芯片進(jìn)行截止頻率的低步進(jìn)調(diào)節(jié)以及品質(zhì)因素的智能控制。 圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一在于msp430具有低功耗性能，當(dāng)系統(tǒng)末級(jí)超過一定時(shí)間沒有檢測(cè)到信號(hào)輸入時(shí)，程序?qū)⒆詣?dòng)關(guān)閉cpu并處于低功耗狀態(tài)，直到有信號(hào)輸入為止。這樣的設(shè)計(jì)能使系統(tǒng)更為節(jié)能，防止無用地消耗能源。此外，系統(tǒng)附加了幅頻特性測(cè)試模塊，掃頻信號(hào)由ad公司的ad9851來產(chǎn)生，頻率步進(jìn)精確到1 khz。當(dāng)信號(hào)從被測(cè)網(wǎng)絡(luò)輸出后通過ad637檢測(cè)到有效值，再采用msp430f449內(nèi)部集成的a／d模塊進(jìn)行采樣處理，最后驅(qū)動(dòng)雙口d／a在液晶顯示幅頻特性曲線。 2 硬件電路 2.1 前級(jí)放大模塊 系統(tǒng)前級(jí)采用vca810程控放大芯片，該芯片具有-40～40 db增益連續(xù)可調(diào)的放大功能，其增益可由單片機(jī)控制d／a芯片tlv5616輸出電壓vc給vca810的3號(hào)引腳來調(diào)節(jié)，具體增益與電壓的關(guān)系為：g（db）=-40·（vc+1）db。 如圖2所示，信號(hào)輸入系統(tǒng)經(jīng)過同相放大后輸出給后級(jí)，由于vca810具有較寬的增益
khz，故在差分放大器的反饋電阻上加上電容，達(dá)到濾波與避免自激的效果。從低通濾波器輸出的信號(hào)需經(jīng)過差分放大器放大后輸出一對(duì)差分信號(hào)為變壓器的初級(jí)線圈提供電壓。電源采用±5 v雙電源供電，ths4 503的2個(gè)輸出端經(jīng)2個(gè)阻值為12 ω的隔離電阻與變壓器的初級(jí)線圈的兩端相連接。具體電路圖如圖3所示。 圖3 差分放大電路 3．3 檢波電路 圖4為檢波電路。差動(dòng)變壓器將位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，測(cè)量信號(hào)幅值或有效值再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便可得到相應(yīng)的位移值。對(duì)于有效值的檢測(cè)，選用真有效值測(cè)量芯片ad637實(shí)現(xiàn)。平均電容c1設(shè)定平均時(shí)間常數(shù)，并決定低頻準(zhǔn)確度，輸出紋波大小和穩(wěn)定時(shí)間。信號(hào)經(jīng)放大后輸入到ad637進(jìn)行有效值檢波，兩電位器分別進(jìn)行調(diào)零和調(diào)幅，以使ad637的輸出更準(zhǔn)確。 圖4 有效值檢波電路 3．4 a／d采樣電路 鐵芯在移動(dòng)的過程中，輸出的電壓值變化范圍較大，因此，接入程控放大器，先通過a／d轉(zhuǎn)換器采樣，按照事先劃分的幅度帶對(duì)待處理信號(hào)進(jìn)行幅度定位，然后控制放大器的檔位，以提高a／d轉(zhuǎn)換器的采樣精度，從而減小測(cè)量誤差。maxl97采用的是內(nèi)部時(shí)鐘和內(nèi)部基準(zhǔn)源，幾乎不
通過對(duì)多種電阻器件分布電感和電容特性的深入研究及實(shí)例，發(fā)現(xiàn)3386型單圈玻璃釉電位器具有極小的分布電感和電容，用它制作4mω：20kω（分壓比為200：1）的分壓取樣電路，分壓得到的信號(hào)非線性和畸變均小于1%，完全滿足測(cè)試儀精度的要求。 電子鎮(zhèn)流器輸出燈管電壓信號(hào)的頻率和幅度都極不穩(wěn)定，隨著燈管和器件發(fā)熱會(huì)發(fā)生顯著變化，通常頻率和電壓信號(hào)包絡(luò)被電網(wǎng)的工頻信號(hào)調(diào)制，采用常規(guī)的峰值檢波電路或平均值檢波電路等方法來測(cè)試燈管電壓有效值，都會(huì)有較大的誤差，因而采用真有效值測(cè)量專用集成電路ad637，將雜亂的燈管電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的有效值直流電壓，然后送msp430f133內(nèi)部的adc轉(zhuǎn)換器。 測(cè)試儀中的頻率測(cè)量電路是將衰減取樣到的燈管電壓信號(hào)送由lm393構(gòu)成的具有遲滯特性得比較器，將交流信號(hào)整形為脈沖信號(hào)，然后送msp430f133的計(jì)數(shù)器輸入腳，由msp430f133內(nèi)部計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量，具體實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示。 3.2 燈絲電流和燈管電流采集硬件設(shè)計(jì) 電流傳感器選擇受諸多因素限制，燈絲電流在預(yù)熱階段達(dá)幾百ma，而在正常時(shí)只有幾十ma；燈絲電阻有多種規(guī)格，
真有效值轉(zhuǎn)換器。平均值轉(zhuǎn)換器電路簡(jiǎn)單，成本低，廣泛應(yīng)用于低精度的儀器儀表中，但由于采用平均值的電壓表頭是按正弦有效值進(jìn)行刻度的，所以，只有在測(cè)僅包含正弦波的電壓信號(hào)時(shí)，所顯示的結(jié)果才是正確的。現(xiàn)代高精度儀器儀表很少再采用平均值轉(zhuǎn)換器，代之發(fā)展并廣為采用的是真有效值轉(zhuǎn)換器。真有效值轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)周期性交流電壓的有效值測(cè)量。其輸出的直流電壓，線性地正比于被測(cè)各種波形交流信號(hào)的有效值，不受輸出波形失真度的影響。 有效值測(cè)量集成電路視其測(cè)量范圍和精度要求有多種規(guī)格可選，較通用的有ad536、ad636、ad637、ad736及ad737ｄ等。我們選用ad637，該集成器件是按有效值隱含運(yùn)算而設(shè)計(jì)的，其精度優(yōu)于0 1%，波峰因數(shù)≤10，相對(duì)穩(wěn)定時(shí)間快，是當(dāng)前集成真有效值轉(zhuǎn)換器性能較好的一種。ad637由絕對(duì)值電路、平方/除法器、低通濾波/放大器和緩沖放大器等組成。ad637還設(shè)有對(duì)數(shù)輸出口，通過外接電路設(shè)置對(duì)數(shù)電路零點(diǎn)，ad637測(cè)量有效值的輸出值經(jīng)過差動(dòng)對(duì)數(shù)放大器后就得到所測(cè)量有效值的ｄｂ值。 2.4 校準(zhǔn)信號(hào)源 采用集成函數(shù)發(fā)生器icl8038和外接阻容元件構(gòu)成信號(hào)發(fā)生器，輸出260hz與520hz兩
的分壓衰減。 通過對(duì)多種電阻器件分布電感和電容特性的深入研究及實(shí)例，發(fā)現(xiàn)3386型單圈玻璃釉電位器具有極小的分布電感和電容，用它制作4mω：20kω（分壓比為200：1）的分壓取樣電路，分壓得到的信號(hào)非線性和畸變均小于1%，完全滿足測(cè)試儀精度的要求。 電子鎮(zhèn)流器輸出燈管電壓信號(hào)的頻率和幅度都極不穩(wěn)定，隨著燈管和器件發(fā)熱會(huì)發(fā)生顯著變化，通常頻率和電壓信號(hào)包絡(luò)被電網(wǎng)的工頻信號(hào)調(diào)制，采用常規(guī)的峰值檢波電路或平均值檢波電路等方法來測(cè)試燈管電壓有效值，都會(huì)有較大的誤差，因而采用真有效值測(cè)量專用集成電路ad637，將雜亂的燈管電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的有效值直流電壓，然后送msp430f133內(nèi)部的adc轉(zhuǎn)換器。 測(cè)試儀中的頻率測(cè)量電路是將衰減取樣到的燈管電壓信號(hào)送由lm393構(gòu)成的具有遲滯特性得比較器，將交流信號(hào)整形為脈沖信號(hào)，然后送msp430f133的計(jì)數(shù)器輸入腳，由msp430f133內(nèi)部計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量，具體實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示。 3.2 燈絲電流和燈管電流采集硬件設(shè)計(jì) 電流傳感器選擇受諸多因素限制，燈絲電流在預(yù)熱階段達(dá)幾百ma，而在正常時(shí)只有幾十ma；燈絲電阻有多種規(guī)格，
0h～0ffh數(shù)字量經(jīng)u2數(shù)／模轉(zhuǎn)換后，輸出0v～5v程控電壓，用此電壓作為u1－dac0832的基準(zhǔn)電壓，來實(shí)現(xiàn)掃頻信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)。單片微處理器僅需由p0口分別送出掃頻信號(hào)的分頻值和幅度值，信號(hào)的產(chǎn)生均由硬件完成，這樣，cpu可有更多時(shí)間去對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)幅頻特性曲線的顯示功能等。 3．2 數(shù)據(jù)采集和處理電路 被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)經(jīng)過真有效值轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換后，接到a／d轉(zhuǎn)換芯片adc0809的輸入端，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由p0口送入微處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示。ad637（見中國電子資源網(wǎng)http：／／www．chinadz．com）是高精度單片trms／dc轉(zhuǎn)換器，可以計(jì)算各種復(fù)雜波形的真有效值，其誤差低、頻帶寬（可達(dá)8mhz）。但ad637的輸入阻抗低（僅為8kω），所以，輸入端應(yīng)采用一級(jí)跟隨器進(jìn)行阻抗變換。數(shù)據(jù)讀入后按順序存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ds1225中保存。存儲(chǔ)器的內(nèi)容是經(jīng)過有效值轉(zhuǎn)換及a／d轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)（00h～ffh），而存儲(chǔ)器的地址就代表存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的頻率值。3．3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示電路 設(shè)計(jì)時(shí)考慮到便攜式測(cè)試儀需要省電這一特點(diǎn)，應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試完后就將電源
測(cè)量大信號(hào)量程不足的限制；保證了測(cè)量的精度和范圍，實(shí)現(xiàn)等精度測(cè)量。 圖3-3-1 dds外圍電路 （四）單位增益帶寬測(cè)試： 在該功能中需要40khz--4mhz的掃頻信號(hào)，我們通過fpga和外部鎖相環(huán)對(duì)30mhz的系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行程控分頻和倍頻生成，從而使產(chǎn)生的頻率可以進(jìn)行數(shù)字控制，而且極其穩(wěn)定。為了測(cè)試放大器的截止頻率，我們需要檢測(cè)單位增益組態(tài)的放大器對(duì)掃頻信號(hào)的響應(yīng)情況。對(duì)于如此高頻的信號(hào)我們不能采用a/d采樣方法處理了，而是采用rms真有效值轉(zhuǎn)換的芯片，進(jìn)過實(shí)驗(yàn)的測(cè)試我們最終選用ad637芯片。它的標(biāo)定響應(yīng)頻率為6mhz。我們對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)，該芯片完全符合我們的需求。 圖3-1-1 程控放大器原理圖（自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換） （二）靜態(tài)參數(shù)與動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量： 靜態(tài)參數(shù)與動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量具有完全不同的特點(diǎn)，靜態(tài)參數(shù)測(cè)量電路要考慮靜態(tài)誤差，系統(tǒng)穩(wěn)定度等。動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量電路要考慮電磁干擾以及高頻信號(hào)的衰減補(bǔ)償?shù)?。兩個(gè)電路有著完全不同的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)指標(biāo)要求。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用兩個(gè)電路分開設(shè)計(jì)的方法，在最后通過一個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電路的切換。 （三）5hz 4v有效值正弦波的實(shí)現(xiàn)： 5hz
下圖是檢波電路，其工作原理：差動(dòng)變壓器將位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，測(cè)量信號(hào)幅值或有效值再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便可得到相應(yīng)的位移值。對(duì)于有效值的檢測(cè)，選用真有效值測(cè)量芯片ad637實(shí)現(xiàn)。平均電容c1設(shè)定平均時(shí)間常數(shù)，并決定低頻準(zhǔn)確度，輸出紋波大小和穩(wěn)定時(shí)間。信號(hào)經(jīng)放大后輸入到ad637進(jìn)行有效值檢波，兩電位器分別進(jìn)行調(diào)零和調(diào)幅，以使ad637的輸出更準(zhǔn)確。 檢波器： 檢波器，是檢出波動(dòng)信號(hào)中某種有用信息的裝置。用于識(shí)別波、振蕩或信號(hào)存在或變化的器件。檢波器通常用來提取所攜帶的信息。檢波器分為包絡(luò)檢波器和同步檢波器。前者的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)包絡(luò)成對(duì)應(yīng)關(guān)系，主要用于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。后者實(shí)際上是一個(gè)模擬相乘器，為了得到解調(diào)作用，需要另外加入一個(gè)與輸入信號(hào)的載波完全一致的振蕩信號(hào)（相干信號(hào)）。同步檢波器主要用于單邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)或殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。 來源:admin
ad637輸入信號(hào)耦合電容會(huì)影響輸入信號(hào)值，困惑中！最近搞到一塊ad637，按典型電路接，耦合電容按datasheet推薦取1uf，但測(cè)試發(fā)現(xiàn)，50hz信號(hào)在耦合電容之前是交流1.767v，耦合電容后變成交流1.648v，查datasheet發(fā)現(xiàn)，ad637的輸入電阻才20k，真是，還是這么貴的東西。這樣的話信號(hào)就縮水了差不多5%，說不過去吧，不知各位朋友碰到過這個(gè)問題沒有，還請(qǐng)不吝指教！
ad637.html">ad637我按照ad637 pdf文件上的電路進(jìn)行連接，輸出是直流，可遠(yuǎn)小于有效值 請(qǐng)指教
ad637 我想問一下 ad637 的用法 它是不是 輸入交流信號(hào) 輸出的就是交流電壓的有效值 是直流信號(hào)
方案確定為ad637現(xiàn)在正在使用ad637轉(zhuǎn)換->adc測(cè)量的方式，不知道有沒有成本低一些的方法。
ad637 急!!!誰能告訴我一下ad637的測(cè)量范圍 是多少急!!!!!!謝謝
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