一種頻率特性測試儀的設(shè)計

設(shè)相位累加器的位數(shù)為N，相位控制字的值為FN，頻率控制字的位數(shù)為M，頻率控制字的值為FM，內(nèi)部工作時鐘為Fc，最終合成信號的頻率和相位可由下式來決定：F=Fc·FM／2N，θ=2πFN／2M。其中M=32，N=5，外部輸入25 MHz的時鐘，經(jīng)過內(nèi)部6倍頻后為fc=150 MHz。由于不需要設(shè)置相位，所以五位相位控制字一直寫入0，頻率控制字為FM=2NxF／Fc。
3．2 有效值檢波模塊
真有效值檢波電路采用ADI公司的AD637，該芯片根據(jù)真有效值計算公式，直接輸出信號的有效值電壓，原理圖如圖3所示，通過使用片內(nèi)后級濾波網(wǎng)絡(luò)可以有效減小帶內(nèi)紋波。在C_AV口接入1μF的電容，在輸入信號頻率小于1MHz時，幅度的測量誤差小于1％。精度非常高。

3．3 限幅放大電路
在對信號進(jìn)行相位測量前，要先將其整形為方波。但當(dāng)信號經(jīng)被測網(wǎng)絡(luò)后幅值有較大變化，可能出現(xiàn)信號較強(qiáng)時超出后級處理芯片的測量范圍，而信號較弱時又不能夠被后級處理芯片識別的情況。由于對信號進(jìn)行頻率或者相位的測量只需要知道其周期信息，而非幅值信息，因此在把正弦信號整形成方波的模塊中，采取限幅放大，而不采用單純的LM311整形電路，可以達(dá)到更好的效果。
具體電路如圖4所示，此限幅放大電路由前級同相放大、限幅放大和電平轉(zhuǎn)換電路3部分組成。前級同相放大電路主要起到阻抗變換的作用；限幅放大電路采用二極管1N4148實現(xiàn)負(fù)反饋橋式限幅。如果輸出信號幅值大于5 V，橋式電路的二極管導(dǎo)通，穩(wěn)壓二極管工作，將電壓鉗位于5 V左右；電平轉(zhuǎn)換電路將放大后的信號經(jīng)比較后整形為方波信號。轉(zhuǎn)換為TTL電平，便于送入后級電路處理。

由于比較器一級的輸入輸出電壓都很大，因此電路中的運放芯片應(yīng)該選取超高擺率、輸出電流大、耐壓高的運放。同時，為使進(jìn)入比較器的信號更加穩(wěn)定，應(yīng)選取增益帶寬積較大的運放。綜合以上因素，選取LF356。其增益帶寬積達(dá)到5MHz，擺率12V／μs，遠(yuǎn)滿足設(shè)計要求。