简易频率特性测试仪2013

学校统一编号：HEU-E-007

学校名称：

队长姓名： 队员姓名： 指导教师姓名：

年 月1

日

简易频率特性测试仪（E题）

【本科组】

摘要：简易频率特性测试仪是以51单片机为控制核心的一种测量频率的仪器，

具有较宽的可测试带宽。电路由正交扫频信号源、被测网络、混频器、低通滤波器、ADC以及液晶显示部分组成。正交扫频信号源AD9854采用DDS技术产生高稳定的频率、相位、幅度可编程调制的正弦和余弦信号。被测网络是一个RLC串联谐振电路，其前后分别添加电压跟随器和电阻网络使其与相邻电路电阻匹配。混频器采用性能高，功耗低的SA602A，将信号源输出的正余弦信号与经过被测网络出来的处理信号进一步处理，产生高频与低频两种信号。低通滤波器采用max274芯片过滤较高频信号，外接元件少，参数调节方便，也具有良好的抗干扰性。ADC选用AD8317外置，提高AD转换性能。整体电路实现了测量较高频率信号的频率测量及幅频特性与相频特性的显示。

关键词：DDS技术、中频正交解调原理、RLC振荡电路。

Abstract：Simple frequency characteristi

简易频率特性测试仪（E题）

摘 要

本系统是基于零中频正交解调原理的简易频率特性测试仪，用于检测被测网络的幅频特性和相频特性。该系统主要包括DDS集成模块，RLC串联谐振电路，乘法器电路，低通滤波器，同相放大器和测量显示模块，其中RLC串联谐振电路作为被测网络。本系统以DDS集成模块为核心，将其产生的正交扫频信号通过被测网络后，经乘法器得到高频信号；这两个信号经过低通滤波、同相放大后得到符合要求的I、Q直流分量；最后通过单片机进行ADC采样、数据处理和液晶显示，得到被测网络的幅频特性和相频特性。本系统在算法上的创新之处是，在测量之初，采用短接被测网络即内测校准的方法减小了系统误差。经最终测试，本系统能很好地完成被测网络的频率特性测试。

1

1 系统方案

1.1 方案比较与选择 1.1.1扫频信号源

方案一：采用锁相环间接频率合成方案。锁相环频率合成在一定程度上解决了既要求频率稳定精确、又要求频率在较大范围可调的矛盾。但输出频率易受可变频率范围的影响，输出频率相对较窄，不能满足题目1MHz-40MHz的高频要求。

方案二：采用直接数字频率合成（DDS）方案。DDS技术具有输出频率相对较宽，频率转换时间短，频率分辨率高，全数字化结构便于集成

简易频率特性测试仪（E题）

摘 要

本系统是基于零中频正交解调原理的简易频率特性测试仪，用于检测被测网络的幅频特性和相频特性。该系统主要包括DDS集成模块，RLC串联谐振电路，乘法器电路，低通滤波器，同相放大器和测量显示模块，其中RLC串联谐振电路作为被测网络。本系统以DDS集成模块为核心，将其产生的正交扫频信号通过被测网络后，经乘法器得到高频信号；这两个信号经过低通滤波、同相放大后得到符合要求的I、Q直流分量；最后通过单片机进行ADC采样、数据处理和液晶显示，得到被测网络的幅频特性和相频特性。本系统在算法上的创新之处是，在测量之初，采用短接被测网络即内测校准的方法减小了系统误差。经最终测试，本系统能很好地完成被测网络的频率特性测试。

1

1 系统方案

1.1 方案比较与选择 1.1.1扫频信号源

方案一：采用锁相环间接频率合成方案。锁相环频率合成在一定程度上解决了既要求频率稳定精确、又要求频率在较大范围可调的矛盾。但输出频率易受可变频率范围的影响，输出频率相对较窄，不能满足题目1MHz-40MHz的高频要求。

方案二：采用直接数字频率合成（DDS）方案。DDS技术具有输出频率相对较宽，频率转换时间短，频率分辨率高，全数字化结构便于集成

东南大学自动化学院

姓 名：专 业：同组人员：评定成绩：

《自动控制实验》

实验报告

实验名称：系统频率特性的测试

谢嘉宇 学 号： 08011209 自动化 组 别：

田士勇吴浩实验时间：2013年11月29日 审阅教师：马天河

一、实验目的：

（1）明确测量幅频和相频特性曲线的意义 （2）掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法 （3）利用幅频曲线求出系统的传递函数

二、实验原理：

在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设计的前提和难点。建模一般有机理建模和辨识建模两种方法。机理建模就是根据系统的物理关系式，推导出系统的数学模型。辨识建模主要是人工或计算机通过实验来建立系统数学模型。两种方法在实际的控制系统设计中，常常是互补运用的。辨识建模又有多种方法。本实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数，俗称频域法。还有时域法等。准确的系统建模是很困难的，要用反复多次，模型还不一定建准。模型只取主要部分，而不是全部参数。

另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统，用Bode图设计控制系统就是其中一种。

幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度

第5章 辅导

频率特性的基本概念

给系统输入一个正弦信号为

xr(t)＝Xrm sinωt

式中 Xrm——正弦输入信号的振幅； ω——正弦输入信号的频率。 当系统的运动达到稳态后，比较输出量的稳态分量和输入波形时就可以发现，稳态输出的频率与输入频率相同，但输出量的振幅及相位都与输入量不同。

可以把系统的稳态输出量写成

式中的A(ω)和?(ω)分别为复变函数G(jω)的模和幅角。

A(ω)—— G(jω)的模，它等于稳态输出量与输入量的振幅比，叫做幅频特性；

φ(ω)—— G(jω)的幅角，它等于稳态输出量与输入量的相位差，叫做相频特性。

例：电路的输出电压和输入电压的复数比为

式中

图

1

频率特性的求取方法

频率特性一般可以通过如下三种方法得到：

1.根据已知系统的微分方程，把输入以正弦函数代入，求其稳态解，取输出稳态分量和输入正弦的复数之比即得；

2．根据传递函数来求取； 3．通过实验测得。

线性系统，xr(t)、xc(t)分别为系统的输入和输出，G(s)为系统的传递函数。输入用正弦函数表示

xr(t)＝Asinωt

设系统传递函数为

（

重要结论：对正弦输入而言

系统的频率特性可直接由G(jω)=Xc(

2011年全国大学生电子设计竞赛

简易自动电阻测试仪（G题）

高职高专组

参赛队员：

参赛单位：东北电力大学 辅导老师：

2011年9月3日

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 摘要

本系统是通过单片机AT89S51测量电阻对振荡电路所产生的频率来实现参数的测量，使其测量精度高和仪表能实现自动化。

电阻是采用NE555P多谐振荡电路产生频率作为单片机AT89S51的时钟源，而单片机AT89S51的定时器可以利用外部时钟源来计数，通过计数则可以计算出被测频率在通过该频率计算出参数。

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

目录

摘要…………………………………………………....………………………………1 1系统方案……………………………………………. ………………………...……2 1.1系统方案的比较与选择……………………………………………………….....2

1、系统方案

1.1系统方案的比较与选择

方案一、 基于模拟电路测量仪的论证与选择 利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，虽

频率特性法的主要内容

第5章 线性系统的频域分析与校正5.1 频率特性的基本概念 5.2 幅相频率特性(Nyquist图) 5.3 对数频率特性(Bode图) 5.4 频域稳定判据 5.5 稳定裕度 5.6 利用开环频率特性分析系统性能 5.5 频率法串联校正红河学院自动化系

频率特性法的主要内容

自动控制原理

5.1 频率特性的基本概念频率分析法的数学模型是频率特性。通 过对系统频率特性的分析来分析和设计控制 系统的性能。

一、频率特性的定义 二、频率特性和传递函数的关系 三红河学院自动化系

频率特性的几何表示法

频率特性法的主要内容

自动控制原理

一、 频率特性的定义

例1 RC 电路如图所示，ur(t)=Xsinwt, 求uc(t)=?T CR U c ( s) 1 1 1T G( s ) U r ( s ) C Rs 1 Ts 1 s 1 T

C0 C s C2 1T Xw 2 1 建模 ur R i uc s 1 T s w 2 s 1 T s2 w 2 du i C c Xw T X wT C0 lim 2 dt duc s 1 T s w 2 1 w 2T

珠海艾迪神电力科技有限公司

使 用 须 知

1、认真阅读手册，按照手册的说明进行使用。 2、在使用前，请先在接地柱上接上地线。

3、如在使用过程中出现问题，请仔细检查控制线、信号线是否接触良

好，如仍不能解决，与本公司联系。

4、任何个人或单位未经本公司允许，请不要打开机壳，否则责任自负。 5、本机功能如有改进恕不另行通知。

第 1 页 共 24 页

珠海艾迪神电力科技有限公司

目 录

使 用 须 知........................................................................................................................................ 1 概 述.................................................................................................................................................... 3 一、面板..................

摘要:Rc串并联选频网络也就是通常所指的文氏电桥电路,文氏电桥电路是一个RC的串、

并联电路,如图3-5-1所示。该电路结构简单,被广泛地用于低频振荡电路中作为选频环节,可以获得很高纯度的正弦波电压。

关键字:文氏电桥电路、 ..、选频 ... ...频率 .......振幅、 正文 实验目的

1.掌握Rc串并联选频网络的频率特性。 2.进一步掌握频率特性的测试方法。 实验原理

文氏电桥电路的一个特点是其输出电压

幅度不仅会随输入信号的频率而变,而且还会出现一个与输入电压同相位的最大值,如图3-5-2所示。

由电路分析得知,该网络的传递函数为

当角频率时,,此时与同相。由图3-5-2可见RC串联电路具 有带通特性。 幅频特性

相频特性

图3-5-2

2.将上述电路的输入和输出分别接到双踪示波器的Y A和Y B两个输入端,改变输入正弦信号的频率,观测相应的输入和输出波形间的时延τ及信号的周期T,则两波形间的相位差为

(输出相位与输入相位之差。

将各个不同频率下的相位差φ画在以为f横轴,φ为纵轴的坐标纸上,用光滑的曲线将这些点连接起来,即是被测电路的相频特性曲线,如图所示。

由电路分析理论得知,当,即时,φ=0,即与同相位。用信号发生器的正弦输出

武汉市华天电力自动化有限责任公司

HTFA-V伏安特性测试仪

第一章 产品介绍 1.1概述

CT伏安特性测试仪是一款全自动化的PT、CT特性测试仪器，仪器可以完成的试验包括： CT伏安特性试验、PT伏安特性试验，CT极性试验、PT极性试验，CT变比极性试验和PT变比极性试验，自动计算CT的任意点误差曲线，CT/PT变比比差等结果参数，仪器具有以下特性：

仪器操作安全方便，全微机化装置，内置进口高性能CPU，可靠性高，按界面提示设定测试值后，不需人工接触被测试设备，仪器自动完成测试，使试验人员远离高压电路，确保其人身安全。 输出容量大，伏安特性试验最大输出电压高达1000V，变比测试最大电流高达600A，仪器输出容量为5KVA。

可选配件包括外接升压器，外接升流器，外接调压器，外接升压器最高电压可升至2000V，3A，外接升流器可升至1000A，外接调压器最大输出可达1500V，20A，采用外接升压器时，最高可做500KV等级1A电流互感器的伏安特性试验。

大屏幕320*240点阵汉字图形界面，测试完成后可直接显示伏安特性曲线图，图形清晰，美观，易于分析，自带微型打印机，可随时