2019年全国电子设计大赛D题《简易电路特性测试仪》(二)输入阻抗测量

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前言

前面我们讲了仿真阶段，大家可以点击回去看：仿真结果，仿真测得输入阻抗大概在2k欧姆左右，实际到底是不是这样还有待测量，毕竟晶体管参数不一样，不过理论上就是如下式子，这个rbe是导通时才有的，三极管不导通时是没有的。

一、信号源部分

采用集成DDS芯片AD9959制作实现，它是AD公司采用先进的DDS技术生产的具有高级集成度的DDS器件，最高工作时钟为500MHz，可以输出200MHz的正弦信号，精度可达0.1Hz，并且通过频率控制字和幅度控制字可以很方便改变输出信号频率和幅度，输出信号经过椭圆滤波得到平滑的波形，具有杂散低、响应快的特点。

1.信号发生电路设计

AD9959内置32位频率累加器、10bit高速DAC、高速比较器和可软件选通的时钟倍频电路。AD9959工作频率范围为：

将fs设置为400MHz，fout工作频率可工作在0.02Hz-100MHz,满足题目要求，有10位精度幅度控制，输出幅度调节精度达到1%，满足题目要求，可以利用单片机控制AD9959实现激励信号的频率与幅度调节，其中AD9959频率和幅度调节原理如图所示。

2.信号源实物图

3.信号源的驱动代码

软件队友写的驱动代码，很好用。
AD9959驱动代码

二、输入阻抗测量方案

1.输入输出阻抗的定义

输入输出阻抗的概念大家可以看看这篇博文：输入输出阻抗
就是不管你是什么网络，你的输入输出阻抗一定是这样定义的

2.测量方案

输入阻抗的测量我们很容易想到用分压法，方案如下

3.实际电路制作

既然确定了方案，那么就老本行，画原理图，PCB，制版，合理设计激励信号源输出电阻能提高待测网络输入阻抗精度，由于题目的输入阻抗的测量范围为1k~50k，其几何中间值为：，实际设计取值为6.8k。运放实际用的为opa192,opa690会出问题
出什么问题大家可以看看我这篇：opa运放使用总结
这里为了提高信噪比和抑制噪声，让DDS模块输出最大为500mV,达到最大信噪比
信噪比的概念大家可以看看我这篇：电路中的信噪比相关

4.注意事项

大家可以看到我加了个拨动开关，这个开关是决定这个6.8k的电阻的有无的，因为在调试的时候我们会发现，加这个6.8k和不加6.8k，三极管放大电路的上限频率值是会改变的，会减小。这对于我们测上限频率值是不利的，所以我们为了不影响上限频率值的测量，在测上限频率值的时候拨到短路。是没有问题的

三、信号采集部分

ADS8688可用作±10V的AD，范围非常宽，根本不需要担心范围的问题。我们组用着感觉挺好。
如果仅使⽤单⽚机内部AD，则在采样时常经历的步骤是：抬偏置、放缩，每次做题⽬都
要经历这两个步骤，⾮常繁琐，且⼀不⼩⼼没处理好的时候就会烧AD。后来我们组不断尝试
新⽅案，最终确定了ADS8688为神仙模块，⾮常好⽤。该模块单电源5V供电，AD输⼊范围
可程控，最⼩可以配置为0-2.048V，最⼴也可以配置为正负10V，⽽且是16位ADC，精度⾜
够。通常都配置为正负10V范围，甚⾄超过了硬件芯⽚的供电电压，如此根绝了烧AD模块的
问题。

软件队友写的驱动代码，很好用。
ADS8688的驱动代码

四、测试结果及总结

实际的测试结果为2.7k左右，满足误差要求

大家是不是觉得测个输入阻抗怎么这么麻烦，其实测量出了输入阻抗就已经做好一半了，因为后面的测故障，输入阻抗的参考可以说是神兵利器！好了，今天的分享到此结束，欢迎大家在评论区讨论，