基于仪器集成的幅频特性测量仪设计方案

　　本文以DDS函数信号源、数字示波器和普通计算机作为硬件平台，在计算机上配置LabVIEW 8.6程序，控制函数信号源产生测试所需扫频信号，由数字示波器采集扫频信号和测试网络的响应信号，最后经计算机分析计算和显示，较好地实现了幅频特性测量。

　　0 引言

　　频率特性是电路网络的重要特性。过去常采用人工测量的方法，通过输出不同频点的正弦信号去激励电路网络，然后测量电路网络的响应，一个测试往往需花费较长的时间才能完成。采用专用的扫频仪、网络分析仪等实现电路网络的频率特性测量虽只需几分钟，但由于设备价格昂贵，普通教学实验室较少配备。采用微处理器控制直接数字合成（DDS）扫频源的方法可较好地实现频率特性的测试，但扫频信号源、幅度与相位检测电路的设计与制作难度较大，实现的装置往往存在简陋、性能不稳定等缺点。

　　带数字接口的直接数字合成（DDS）函数发生器和数字示波器在实验室中得到了广泛的应用。前者能实现高精度的幅度和频率切换，后者则集数据采集、软件编程等功能，能给用户提供多种分析功能，甚至能实现对波形的保存和处理。特别是大多数数字示波器提供了内置波形幅度测量和波形延时测量。这些仪器与虚拟仪器设计平台结合起来可低成本且方便地构建自动测试系统。本文以LabVIEW8.6为设计平台，利用实验室的计算机、带数字控制接口的盛普F40型数字合成函数信号源和泰克TDS1012C数字存储示波器，实现电路网络的频率特性测试。系统的实现结合了点频法和扫频法的优点，利用计算机通过RS 232 串口控制函数信号源产生幅度恒定且频率随时间连续变化的信号作为被测网络的扫频信号作用于待测网络，数字示波器对被测网络的输出信号和输入信号进行采样与处理，计算机通过USB接口获取数字示波器测得的信号幅值，并通过LabVIEW8.6软件的友好用户界面，把电路网络的幅频特性分析并展现出来。

　　1 系统构成

　　用扫频信号对被测电路网络进行动态测量，能得到被测电路网络的频率响应特性。被测网络输入端和输出端信号幅值的比值为电路的增益。系统的总体框图如图1所示。计算机通过串口控制盛普F40型数字合成信号源产生扫频信号作用到待测电路，计算机通过USB 接口读取数字示波器采集的RMS值，利用LabVIEW8.6软件进行数据处理并显示幅频特性曲线。

　　

　　TDS1000C-SC系列数字存储示波器标配USB连接、16种自动测量、极限测试、数据记录和上下文相关帮助，拥有高达100 MHz的带宽和1 GS/s的最大采样率，完全符合本文的设计要求。使用数字示波器时，为了避免混迭，扫速档最好置于扫速较快的位置，本文采用自动设置（AUTO SET）方式适时调节数字示波器的采样速率，使之能配合当前函数发生器的输出频率，完成精确采样。