简易特性电路测试仪---学习笔记(一)

菜鸟的学习之路。


前言

简易特性电路测试仪—学习笔记(一)


一、待测电路的分析

简易特性电路测试仪---学习笔记(一)_第1张图片
待测电路时分压式偏置放大电路,该电路存在输入阻抗大、输出阻抗小、放大倍数稳定的三个特点。

1、交、直流分析

电路只在合适的静态点才能处于放大状态。
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这是三极管处于放大状态。由于单片机测得是电压,交流分析拜拜…

二、故障判断

要想了解故障的结果,我们需要了解每个器件的作用。
电阻R1和R2是分压电阻。保证基极电压稳定从而有效抑制温度影响。
电阻R3是集电极电阻为集电极提供电压,确保三级管可以正常工作。
电阻R4是发射极电阻为发射极提供电压。

发射极电压是 整个放大电路的电压基准。发射极电压过高导致三极管不导通,严重会使三级管烧坏。
集电极电压是整个放大电路的能量来源,是基本放大电路电流放大的核心。
基级放大电路中电容的主要作用是通过交流信号,隔绝直流信号。

1.电阻故障判断

R1断路。基级电压过小导致三级管不导通,输出端直接将12V信号输出。
R1短路。基级电压过大导致三极管饱和,输出端电压为11V左右。

R2断路。基级电压过小,输出端电压为4V左右。
R2短路。偏置电阻接地,处于截止状态为12V。

R3断路。处于失电状态,三极管没有放大的作用,大约为204mV 。
R3短路。电压直接输出12V。

R4断路。不导通 ,输出电压为12V。
R4短路。全导通,输出电压为12mV。

电阻的故障会导致输入输出电压电阻变化。
测量思路,在正常导通下,测得输入电阻及输出电阻,在选择自动故障检测档位时。
首先,在直流下对输出电压进行比较,在输出电压不能作为判断时,通过输入电阻大小判断。
R1断路,测输入电阻,没有上偏置的分压,基本放大电路失去直流分量,此时内阻大一些,所以输入电阻比正常状态下的输入电阻大一些。
R2断路,输入电阻非常大。
R4断路,输入电阻远大于正常状态。
R4短路,测输出电阻,大于正常的输出电阻。
下图是Multisim的仿真结果。
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2.电容故障判断

以后分析。

三、输入电阻测量

由于进入待测电路的幅值范围为10-30mV之间,信号幅值过小无法通过STM32的内部ADC进行直接采集,需要先将信号进放大再输入到ADC进行采集。
这时会,会存在一个问题,该选择什么样的放大电路呢,带宽为多少呢?
由于小信号的噪声比较大。在电路中我们常用的是反向放大电路,同向放大的电路却很小,因为同相一般作为跟随器,作为缓冲器。
这里直接给结论,反向放大电路的优点就是同向放大的缺点,反正依然。
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第一级放大三倍,第二级放大五倍,第三级加一个偏置电阻。
然后通过ADC采样,会发现采样值一直在跳动,有一个解决方案就是在已知频率下同过计算出一个周期的N值,使用有效值采样法。
为什么要使用效值采样法,因为只有在标注的正弦波下,峰值/根号2为有效值是准确的,但在平时的项目中,由于IO口的电压输入范围有一定的限制,所以使用ADC采样不能准确采样。
第二就是通过交变直去采样,(有点逃避问题的意思)峰值检测电路的作用:及时发现被测信号波形的峰值,输出一个与峰值相同的直流电压。
第三就是通过FFT去计算其幅值和相位,在以后会有介绍。
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这个电路很nice。

三、信号源

使用的是AD9854DDS。
通过按键控制其输出一个信号频率为1K和幅值为300mV的信号。
都是库调用就不贴代码了。
为什么要使用300mV的输出呢?
是因为信噪比的缘故,我们将电路中我们不需要的信号称为噪声,我认为的信号产生缘故有两个,一个就是信道的选择,一个就是输入阻抗和输出阻抗的原因。
所以我使用DDS输出一个300mV在通过稳压使其降低到我需要的最大不失真幅值。如图所示。
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测出输入阻抗的大小基本完成一大半。

总结

以上就是所总结的内容,本文仅仅简单介绍了这一周所学的内容和以后要实现的内容,要学会使用FFT测量信号,以及对运放的参数选择有更好地了解。

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