基于LabVIEW的多路前置放大器的自动测量系统

最新更新时间:2010-10-08来源: 华中科技大学学报(自然科学版)关键字:放大器  LabVIEW  自动测量  虚拟仪器 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

    本研究开发了基于LabVIEW平台的多路前置放大器的自动测量系统,可实现多路放大器技术指标的全部自动测量或选项测量.

1  系统功能及组成

1. 1  系统功能

    系统能自动测量前置放大器输出信号的电压、增益、带宽、噪声、失真、串扰、跨阻等性能指标;也可以选择测量某些性能指标;自动记录和打印测试数据,并判断测得的数据是否合格;具有多种介质存储数据功能;能自动进行测量校准和重新设定指标的参数.

1. 2  系统组成

    系统由硬件和软件两部分组成. 硬件由测试仪器、工控机、GPIB 接口卡、I/ O 接口卡、可编程控制电路和打印机组成,对放大器的输入、输出信号的频率、电压值和波形进行测量,测量数据通过GPIB 总线由工控机读取和处理;软件由人机界面程序、测量与控制程序和数据处理程序组成,在LabVIEW平台构建虚拟仪器,灵活地将计算机平台、硬件、软件结合起来,组成所需要的特定应用设备,完成放大器各项性能指标的测量和记录,并标记超标数据和打印测量结果

图1  系统组成框图

2  系统硬件构成

a. 测量仪器

数字万用表:采用Agilent34401A ,其频率范围为3Hz~300 kHz ,基本直流精度为15 ×10 - 6 、分辨率为6. 5 ,在本系统中用于测量交、直流电压、频率.

    数字示波器:采用TDS1002 , 并配接TDS2CMA 通信接口模块,其频率范围为0Hz~60MHz ,采样速率为1Gbit/ s ,垂直分辨率为8bit ,时间基准精度为50 ×10 - 6 ,在系统中用于测量波形和进行FFT 分析.

    任意波形发生器: 采用Agilent33220A ,其频率范围为1μHz~20 MHz ,分辨率为14 bit ,采样速率为50 Mbit/ s ,具有线性和对数扫描功能,扫描速率可在1ms~500s 范围内选择,在系统中用于产生幅度、频率可变的点频信号和扫频信号.3 台仪器均具有GPIB 接口仪器,既可以作为独立的单台仪器使用,也可以构成GPIB 总线虚拟仪器测试系统.

b. GPIB 接口卡

    采用NI公司生产的PCI-GPIB 接口卡,完成GPIB总线和PCI 总线的连接,实现工控机与测量仪器的通信、控制. 本系统用GPIB 电缆将GPIB 卡、工控机与3 台仪器作星形连接,实时测量多路前置放大器的工作状态. 仪器通过GPIB 接口卡以1000/s 读数的速度将测得的数据送入工控机显示、存储并处理,从而实现一个闭环反馈的自动测量系统. 它扩展了现有仪器的功能,使测量工作变得快捷、简便、精确和高效.

c. I/ O 接口卡

   采用NI 公司生产的PCI26503 数字I/ O卡,该卡提供了24bit 并行的数字I/ O界面,在系统中用于控制测量端口和测量仪器的转换.

d. 可编程控制电路板

    自行设计的可编程控制电路板,用于完成被测模块的选择、模块内部各通路及连接方式的选取、向被测产品提供电源和激励信号.

 3  系统软件构成

    软件构成框图如图2 所示. 其中测量与控制部分的功能划分为多个子模块进行设计,提高了软件的可靠性、可维护性和可扩展性.

图2  系统测试程序框图

A. 人机界面

    用于确定用户类别和各类用户的操作权限.最高为系统管理员的操作权限,包括:开始测试、数据管理、参数修改三大功能. 其中“开始测试”操作包括自动测试和选项测试,选择后可以进行多路放大器模块的测试操作;“数据管理”操作包括测试记录的查询、保存、打印等操作;“参数修改”操作包括芯片的参数指标修改.

B. 测量与控制部分

    用于完成各项指标的测量. 测控程序分为3类:

    a. 仪器通信子VI ,为每台GPIB 仪器构建通信子VI. 通信子VI 采用VISA 方式和IVI 方式编程实现. VISA 是虚拟仪器软件结构体系(Virtual Inst rument Software Architecture) ,实质是一个I/ O 接口软件库. 采用了VISA 标准,就可以不考虑时间及仪器I/ O 选择项. IVI 是可互换虚拟仪器( Interchangeable Virtual Instrument ) ,其实质是一个以仪器类别划分的仪器驱动程序库,采用IVI 编程可直接调用LabVIEW 工作平台提供的虚拟仪器驱动程序. 本系统对采用传输VISA Session 和IVI Session 参数进行控制.

    b. 指标测量子VI ,将需测试的各项指标编写成独立的测试子VI ,采用调用LabVIEW函数方式编程实现. 程序运行顺序采用顺序结构和事件结构实现,既能单独调用一个测试子VI程序,也能同时调用多个测试子VI 程序,使各个测试项目有序进行, 互不干扰.

    c. 采集控制子VI ,发送各测量端口转换控制命令. 通过调用“确定端口”和“写端口”传输控制参数至数字I/ O卡.

C. 数据处理部分

    用于对测量到的数据进行处理计算、汇总,得到所需的信息,并嵌入打印程序,可随时对数据进行打印.

4  系统工作原理与工作过程

    系统工作时,首先进入系统登录界面,输入用户名和密码可确定操作人员的工作权限,无权限的操作按钮被隐藏.“测试”操作包括自动测试和选项测试,33 项测试参数通过“建立数组”函数,形成参数变量子VI ,供各项参数测试时调用. 开始测量时,先依次初始化万用表、示波器、任意波发生器和I/O 接口,并通过检查取样电阻上的电压,检查多路前置放大器模块上的电源连接和模块的接入. 然后,调用数据库中的测试条件参数对仪器进行测试环境设置和向I/ O接口卡发送控制命令. 可编程控制电路板上的CPLD 对控制命令进行译码,进而实现对测试点的选择;工控机通过GPIB 总线读取万用表、示波器所测的数据. 对于可直接测量的指标,工控机存储所测数据并在人机交互界面显示;对于不能用万用表、示波器直接测量的指标,则通过LabVIEW 平台的数据处理来获得,即在测试程序中嵌入“公式节点”函数,计算出间接测量的指标,如放大倍数、带宽、噪声、串扰、跨阻等性能指标的测量. 测得的参数都将与测试条件参数比较,判定合格与否.

    基于LabVIEW 工作平台自动测量系统,为多路前置放大器技术参数的快速测试提供了一个实时可靠的解决方案,经过大量仿真和实际测试,结果表明:该测量系统能在30min 时间内,自动完成5 路放大器165个参数的测量、记录、标出不合格参数以及打印,满足系统要求,目前已投入使用. 采用虚拟测试技术取代传统的测试手段,可以极大地提高工作效率.

关键字:放大器  LabVIEW  自动测量  虚拟仪器 编辑:金海 引用地址:基于LabVIEW的多路前置放大器的自动测量系统

上一篇:USB 3.0供电电路设计的关键考量
下一篇:无源器件电阻和电容在电路板中的内置

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 20:17

放大器实用设计案例精华汇总(一)(3)
三、5V单电源供电的宽带放大器的设计   本设计实现了一个5 V单电源供电的宽带放大器基本功能。核心部分采用高速运算放大器OPA820ID作为一级放大电路,THS3091D作为末级放大电路,利用DC-DC交换器TPS61087DRC为末级放大电路供电,在输出负载50 Ω上实现电压增益等于40 dB。该放大器通频带范围10 Hz~10 MHz,系统最终可利用示波器测量输出电压的峰峰值和有效值,并利用MSP430单片机控制1602液晶显示输出数据的功能。整个系统结构简单,而且综合应用了电容去耦、滤波等抗干扰措施以减少放大器噪声并抑制高频自激。经验证,本方案完成了设计要求和部分扩展功能。   1 方案论证与系统设计  
[模拟电子]
<font color='red'>放大器</font>实用设计案例精华汇总(一)(3)
电子基础(2):运算放大器是否可以用作比较器
运算放大器和比较器乍看似乎可以互换,实际上,两者还是存在一些重要差异。比较器用于开环系统,旨在从其输出端驱动逻辑电路,以及在高速条件下工作,通常比较稳定。运算放大器的用途不同于比较器,过驱时可能会饱和,使得恢复速度相对较慢。施加较大差分电压时,很多运算放大器的输入级都会出现异常表现,实际上,运算放大器的差分输入电压范围通常存在限制。运算放大器输出也很少兼容逻辑电路。   但是仍有很多人试图将运算放大器用作比较器。这种做法在低速和低分辨率时或许可行,但是大多数情况下结果并不理想。单靠参考运算放大器数据手册不能解决将运算放大器用作比较器的所有相关问题,因为运算放大器设计的目的并非用作比较器。   最常见的问题是速度(之前已经提
[模拟电子]
虚拟仪器测试环境软件总线体系结构
  测试技术是贯穿于产品全寿命周期各阶段的唯一的一项工程技术,测试的核心技术又是 软件,是实现货架产品(Commercial Off-The-Shelf,COTS)的关键。自动测试设备(Automatic Test Equipment)的软件平台应以 “互连、互通、互操作”原则作为基本要求,实现测试和诊断信息的融合和共享。   虚拟仪器测试环境 (Visual Instrument Test Environment, VITE)是支持IEEE 1226广域测试环境(A Broad –Based Environment for Test)标准的开放式通用测试软件平台产品,它采用软总线(对象总线)的结构形式,利用对象模型驱动的原
[测试测量]
<font color='red'>虚拟仪器</font>测试环境软件总线体系结构
LabVIEW的数据线类型
为了区分不同的数据类型,Labview为各种不同的数据类型设置了固定的颜色。随着所连接数据类型的不同,数据连线的颜色和线条也不相。一般而言,单个数据对应的数据线为最细的线。包含多个数据的数据线较粗,多维数据一般为多个线条组合成的数据线。 表1列出了连接不同数据类型时的数据线线条和颜色。 表1数据及对应数据线类型 数组和簇这类由基本数据类型组成的数据,其线条和颜色都不固定:线条随着维数发生变化,颜色也和内部数据类型相对应。
[测试测量]
<font color='red'>LabVIEW</font>的数据线类型
使用频谱分析仪和前置放大器和信号发生器来测量噪声系数
频谱分析仪是一种带有显示装置的超外差式接受设备,是研究电信号频谱结构的仪器,用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量,可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数,是一种多用途的电子测量设备。前置放大器通常是指放置在信源与放大器级之间电路或电子设备,是专为接受来自信源的微弱电压信号而设计的。而信号发生器,一般会被称之为信号源,也会被叫做是振荡器,这是一种可以支持多种频率波形以及电平信号的设施。 频谱分析仪中的前置放大器的作用是什么? 前置放大器:放在所有处理电路之前(就在输入口的后面)的功率放大器,增大信号强度,增大信噪比减小底噪的干扰。实际是信号增大,底噪不变。但是以信号为参考,认为信号不变,也可
[测试测量]
使用频谱分析仪和前置<font color='red'>放大器</font>和信号发生器来<font color='red'>测量</font>噪声系数
CV18推挽10瓦功率放大器
功率放大器,简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。
[模拟电子]
低漂移、宽带功率放大器
低漂移、宽带功率放大器 电路的功能 当输出阻抗为50欧,负载阻抗以50欧端接时,要获得10VP-P的振幅,输出放大器必须有20VP-P的输出振幅。如果是低频放大,可在OP放大器中加一个电压增强器即可达到要求。如果是宽带放大器,则须快速转换和大输出电流。本电路采用了复合放大器,则须快速转换和大输出电流。本电路采用了复合放大器方式,主放大器主要考虑高频特性,用OP放大器来改善直流特性,这样可使两者特性并存,电路频带为DC~20MHZ。可作为函数发生器输出电路或脉冲输出放大器用。 电路工作原理 整个电路为一反相放大器,求和点的交流电压经过C2被AC宽带放大器放大,被交流放大器放大的信号,其最低频率应是直流
[模拟电子]
低漂移、宽带功率<font color='red'>放大器</font>
意法推出集成匹配网络和嵌入省电功能的GPS低噪放大器IC
意法半导体日前扩大了该公司硅单片微波集成电路(MMIC)放大器产品系列,新推出一个为具有GPS功能的电子设备设计的单片放大器IC。 新产品SMA661AS是第一个集成匹配网络和嵌入省电功能的低噪放大器芯片,由于只需一个外部输入电容,新IC大幅度降低了材料成本和PCB板占用空间,是一个理想的成本低廉的尺寸紧凑的GPS低噪放大器(LNA)。 这个全集成的SMA661AS采用ST先进的70GHz硅锗BiCMOS制造工艺,在1.575GHz GPS频率下,该芯片的射频性能(RF)十分优异,功率增益高达17dB,噪声系数仅为1.4dB,电流消耗量8.5mA。新产品具有无条件的稳定性能,待机电流仅为10nA,这些参数在-40℃到+
[新品]
小广播
最新模拟电子文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved