摘要本系統由輸入衰減電路，陷波器，檢波電路，微控制器系統與lcd等組成，實現對訊號的失真度的測量。陷波採用文氏橋有源陷波電路，使陷波深度大，結構簡單，除錯方便；檢波電路採用專用積體電路，誤差小，實現簡單；微控制器控制使測試過程簡單方便，體現智慧型化；lcd與led顯示介面直觀，友好等優點。本設計較好地實現了對訊號失真度測量的功能。
一、題目要求：
1、設計內容：設計乙個失真度測試儀
2、測試頻率範圍:20h~20khz
3、失真度測量範圍：30%~0.01%
二、整體方案
1. 工作原理
非線性失真的程度可用非線性失真係數來表示，簡稱失真度。其定義為：r是諧波總功率與基波功率之比的平方根，即，p是訊號總功率，p1是基波功率，pi為第i次諧波功率。
為測量方便，實際測量中常接下式測量
式中，分子表示諧波電壓的總有效值，分母表示被測訊號電壓總的有效值。
圖1 基波抑制法測失真度原理框圖
失真度儀常採用基波抑制法測量失真大小，原理框圖如圖1。開關接s1時，即訊號未經抑制，測量出被測電壓的有效值作為基準，稱為「校準」，然後將開關接至s2，濾去基波後再經過測量，將兩次測量結果經過計算，可得出訊號的失真度。
2. 結構框圖
圖2 整機框圖
輸入訊號經過衰減，一路訊號直接進行有效值檢波，另一路由文氏電橋對其基波進行吸收後，檢波器對文氏橋輸出的殘餘諧波訊號檢出直流號，微控制器對檢波後的兩路訊號進行ad轉換和失真度的相應運算，得出失真度值和頻率測試範圍並在lcd，led上顯示。
三、方案論證與比較：
1.輸入衰減器
方案一、使用電阻網路。電阻網路衰減器應用廣泛，但其衰減過手動機械式實現，不具備先進性，故不採用。
方案二、採用agc電路。agc通過反饋來調節增益，使輸出幅度保持一定，這種閉環控制電路有很好的效果，但其電路複雜，且電路本身會產生一定的雜訊，使訊號產生的失真，故不採用。
方案三.數字電位器體積小，使電路結構簡單，便於實現微控制器控制，但**過高，使整機價效比降低。
2.陷波器
方案一、雙t陷波濾波器
結構簡單，可運用乙個運算放大器來實現乙個陷波器。但調諧中心頻率包括了對3個相同阻值電阻器的同時調整，電阻器不匹配會使陷波器陷波深度不夠，調諧需採用高精度的元件，雙t結構難以在單電源下工作且不能用全差動放大器來實施，故不採用。
方案二、文氏電橋有源陷波器
文氏橋陷波電路的失真度設計中最常用的器件，其基波衰減深度一般可達80db以上，且結構簡單，易於裝配和除錯。
基於電路的易實現和方便調整性，我們選擇文氏電橋作為陷波器。
3.檢波器
方案一、專用檢波積體電路
專用整合檢波電路整合度高，外圍電路少，電結構路簡單，工作穩定，誤差小。
方案二、分離器件檢波
分離器件實現檢波具有結構簡單等優點，但由於失真度測量輸入訊號本身就是不規則的失真訊號，而分離元件組成的有效值檢波電路是在檢測出訊號的峰值後按照一定的關係計算得出有效值，一般只能用於檢測規則訊號（諸如正弦波等訊號），輸出誤差較大，不適用於失真度儀。
通過以上分析，選用專用積體電路檢波。
四、電路設計
(1)輸入衰減器
(2)文氏橋陷波器
圖3 文氏橋陷波器
文氏橋電路具有良好的選頻特性，可用於振盪器。我們將其用作陷波器，其中心頻率由r1~r4和c1~c2確定，當電阻，電容滿足，，時，電橋的抑制頻率為。因為，對任一頻率訊號，由計算可知：
當輸入訊號頻率時，，則。此時電橋處於平衡狀態，輸出為0。當輸入訊號頻率偏離時，電橋失去平衡，則有電壓輸出。
為使陷波達到更好的效果，採用電路：
圖3文氏橋有源陷波電路
為使電容可變，採用分檔調節。如圖所示，抑制頻率為f0=1/2pirc，其中rw1+r10=rw2+r11=r。u1，u2、u3是電壓跟隨器組態，均有緩衝隔離作用，具有高輸入阻抗和低輸出阻抗特性，對選頻電路的諧振頻率無影響，u2輸出的部分電壓反饋至u3的同相端，並經u3輸出到電橋橋臂。
改變rw1、rw2的值可調反饋量，從而改變q值以達到銳通帶選頻作用。在u2的反饋迴路中加電阻器r12是為抵消輸入偏流以減小直流漂移。
(3).有效值檢波電路
圖4 有效值檢波電路
有效值也稱均方根值，設一訊號u(t),週期為t,有效值為u，則有效值表示式為。
ad736是單片精密有效值ac/dc轉換器，具有精度高，轉換速度快等優點。測量電路如圖4。
軟體系統
總體流程框圖
五、電路除錯
(1)硬體除錯
1、 輸入衰減器
2、 陷波電路
3、有效值檢波電路，通過固定輸入訊號的幅度，改變頻率來測試其頻率特性，除錯測量結果見附表1及附圖1。
(2)軟體除錯
(3)軟硬聯合除錯
六、結論
附錄1、 ad736測試資料
在輸入正弦波vpp=300mv，電源+vs=+5v –vs=-5v，頻率特性測試結果如下表
附表1 ad736頻率特性測試
附圖1 頻率特性（相對值）
2、誤差分析
附表2 理論值與實測值及相對誤差
注：上述結果均為vc9807a+型號毫伏表測得。
測試儀使用
第二節 pcm誤碼測試分析儀 2.1 概述 ygbert2 8 34 系列pcm誤碼測試分析儀是一種袖珍型 手持式儀表。它具有體積小 重量輕 功能強 操作簡便等特點。本儀表可用於pcm數字傳輸系統 光纖通訊系統 數字微波系統的誤碼檢測與告警監測。其主要技術指標達到國際同類產品的先進水平。特別適用於數...
測試儀使用規範
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電子測試儀知識
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