基于MK60的簡易電路特性測試儀探究*

劉 群 李廷陽 鄧志民 張啟雄 吳奇新 吉向東

(湖北文理學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 湖北 襄陽 441053)

1 總體方案設(shè)計與分析

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示.系統(tǒng)由信號產(chǎn)生電路、采樣電路、單片機(jī)控制電路等組成.其中信號產(chǎn)生電路使用可編程的AD9833模塊，采樣電路使用高精度的運(yùn)算放大器LM358將電流電壓信號放大后采樣[1]，以MK60FX512單片機(jī)作為核心控制模塊，單片機(jī)通過控制DDS模塊和采樣模塊，實(shí)現(xiàn)對被測電路的檢測、掃頻、查錯等功能[2].

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2 理論分析與計算

2.1 輸入電阻和輸出電阻及增益的計算

圖2 被測電路圖

(1)輸入電阻：Ri=R1∥R2∥rbe≈2 386.5 Ω.

(2)輸出電阻：Ro=R3=2kΩ.

2.2 放大器幅頻的測量與計算

放大器的增益與輸入信號頻率之間的關(guān)系曲線，一般用逐點(diǎn)法進(jìn)行測量.通常將放大倍數(shù)下降3 dB 時所對應(yīng)的頻率稱為該放大電路的上、下限截止頻率[4]，用fh和fl表示，該放大電路的通頻帶為

fbw=fh-fl

3 軟件模塊設(shè)計與分析

如圖3所示程序開始進(jìn)行初始化后根據(jù)按鍵選擇進(jìn)入不同的模式.在測量模式下，單片機(jī)會根據(jù)所測的輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流，計算出被測電路的輸入電阻、輸出電阻、增益，并將這些參數(shù)在TFT彩屏上顯示.在掃頻模式下，單片機(jī)會自動更改輸出信號的頻率，在TFT屏幕上顯示出幅頻特性曲線，并且顯示出上限截止頻率值.在查錯模式下，單片機(jī)能夠自動根據(jù)所測的數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行分析計算，判斷出故障原因，并且在屏幕上顯示故障原因.

4 測試結(jié)果與分析

(1)測試要求1.自動測量電路的輸入電阻、輸出電阻、增益，結(jié)果如表1所示.

圖3 軟件模塊設(shè)計與分析

表1 測試要求1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)際測試表明，該設(shè)計在測量輸入阻抗、輸出阻抗和放大倍數(shù)等多個參數(shù)上具有相當(dāng)高的精度.

(2)測試要求2.自動判斷故障原因，響應(yīng)時間不大于2s，結(jié)果如表2所示.

表2 測試要求2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)際測試表明，該設(shè)計自動判斷故障原因時響應(yīng)較快，能符合設(shè)計要求.

5 總結(jié)

本系統(tǒng)以MK60為核心，可以實(shí)現(xiàn)被測電路輸入電阻、輸出電阻、增益、幅頻特性曲線的自動測量.用萬用表校準(zhǔn)后可以準(zhǔn)確地檢測出被測電路的闡述，畫出幅頻曲線.當(dāng)電路的元器件發(fā)生變化時，能檢測出電路故障功能.