2019年电赛国赛D题《简易电路特性测试仪》训练总结----题目引入与概述

系列文章链接目录

一、2017年电赛国赛H题《远程幅频特性测试装置》训练总结（DDS信号源部分）
二、2017年电赛国赛H题《远程幅频特性测试装置》训练总结（放大器部分）
三、2017年电赛国赛H题《远程幅频特性测试装置》训练总结（信号接收采集部分）

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一、2019年电赛国赛D题《简易电路特性测试仪》训练总结----题目引入与概述

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前言

《简易电路特性测试仪》这一题是我们实验室做的第二道国赛训练题，同时也是我个人非常喜欢的一道题，因为这题也是当年国赛夺杯的题目。此题不仅完美诠释了电赛的精神即所谓“重在对学生基础知识的考察”，对电路产生的故障及变化的自动判断也带有人工智能的韵味。在我看来是出的非常完美的一道题。

在这里就做一个小小的总结，也当是做了一份设计报告。本人负责题目的硬件部分，所以讲解部分会偏硬件方面多一点。

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一、题目要求

话不多说，先上本题题目要求。如果想要题目与测评表的文档版本，可以去此处下载：本题题目与测评表文档下载传送门

二、作品实物图展示

再上本组最后的作品成品实物图，做的时候对布局考虑不周，导致看上去有点丑陋，各位读者将就一下吧：(

三、题目总体分析

本题要求制作一个电路特性测试仪，用来测量待测放大器的特性参数，包括输入阻抗、输出阻抗、增益以及幅频特性，并同时判断放大器工作是否正常，及其引起故障的原因。其中重点和难点如下：

（1）满足输入阻抗1k-50kΩ，输出阻抗500-5kΩ的动态范围，并保证测量精度优于10%；

（2）能实现激励信号的宽范围动态扫描，以实现电路幅频特性的测量；

（3）能在2秒内，实时自动完成电路故障的判别，并定位故障原因。

（4）分析输出信号失真度，自动调节输入信号幅度，保证电路正常工作时，工作在线性工作区，并在线性工作区间完成输入阻抗，输出阻抗和增益的测量。

这里着重强调一下第四点。

放大器特性准确测量的前提是电路特性测试仪产生的信号经过被测网络后必须不失真，否则输入阻抗、输出阻抗、增益将没有任何意义。因此，系统必须不断去检测被测网络的输出端信号的波形，一旦检测到失真，则通过调节输出幅度的手段将波形的失真度调整到满足要求为止。

放大器的增益与三极管的β值有关，题目指定晶体管型号9013的β值为60~300，当输入信号幅度太大时，会导致输出信号失真，例如，β值为285的9013，实验中发现，当输入信号大于15mVpp时，输出开始失真，此时需要减小输入信号幅度。

四、总体方案描述与系统框图

信号源采用基于AD9959集成DDS芯片的方案，通过STM32单片机程序修改频率控制字和幅度控制字实现激励输出信号的频率和幅度调节，输入被测网络。通过提高DDS输出幅度与固定衰减器配合工作提高输出信号的信噪比，被测网络输出信号通过继电器选择是否连接交流负载，可分别测量空载电压和带载电压等。输出信号经16bit模数转换器ADS8688转换后输入STM32，经分析计算后，得到被测网络的各项电路参数，将结果显示在彩色触摸屏。

流程图参考我们实验室的学长的流程图：

软件程序流程图：

总结

经过测试发现，本系统在所有功能指标都满足题目要求，部分功能指标超出题目要求，各项误差均在题目要求之内，很好地满足题目要求。故障测试中能十分准确的判断出故障原因，而且可以实时监测电路工作状态，人机界面友好，测试数据真实可靠。

后续我将分模块继续完成这篇训练总结：）