新实验2单、双T(带阻)网络频率特性

频率特性测试仪设计报告摘要：本设计采用ARM和FPGA相结合的方法实现。

由FPGA根据DDS的原理产生步进为10Hz，范围为100Hz到1MHz的扫频信号。

将扫频信号通过被测网络，得到测试信号。

将测试信号经过峰值检波电路，得到峰值电压，经ARM A/D转换做后续处理。

将扫频信号和测试信号分别经过高速比较器，转换为矩形波。

再输给FPGA，通过等精度频率计的方法测得，信号的相移。

整个系统由ARM进行控制。

关键词： LPC2132 FPGA 阻容双T网络峰值检波一、任务设计并制作一个频率特性测试系统，包含测试信号源、被测网络、检波及显示三部分。

图1 系统总体要求二、要求1．基本要求（1）制作幅频特性测试仪a、频率范围：100Hz～100kHz；b、频率步进：10Hz；c、频率稳定度：10-4；d、测量精度：5％；e、能在全频范围和特定频率范围内自动步进测量，可手动预置测量范围及步进频率值；f、LED显示，频率显示为5位，电压显示为3位，并能打印输出。

（2）制作一被测网络a、电路型式：阻容双T网络；b、中心频率：5kHz；c、带宽：±50Hz；d、计算出网络的幅频和相频特性，并绘制相位曲线；e、用所制作的幅频特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性。

2．发挥部分（1）制作相频特性测试仪a、频率范围：500Hz～10kHz；b、相位度数显示：相位值显示为三位，另以一位作符号显示；c、测量精度：3°。

（2）用示波器显示幅频特性。

（3）在示波器上同时显示幅频和相频特性。

（4）其它。

三、方案比较与选择根据设计要求，本设计主要包括扫频信号源，被测网络，峰值检波电路和相位检测电路。

3.1 控制系统设计论证与选择方案一：采用单片机,如A T89C51作为整个系统的控制核心，单片机有其使用简单，控制方便等特点，但其内存大小有限，无法存储较大的数据量，且其通用I/O引脚较少，无法实现对较多设备的控制。

尤其是单片机的时钟频率有限，对于高速处理不能适用。

线和相频特性曲线，并找出和记录特 征点频率f0和两个半功率点频率f1、 f2 及其对应的电压比和相位差。
传输网络的幅频和相频特性
双谐振电路要求在200Hz～30kHz频率范围 内选择22个测试点，测出对应的频率、电压 比和相位差。并根据测得数据绘出幅频特性曲 线和相频特性曲线。测试时请注意： 测试点的选择必须注意测出曲线上的峰点、 谷点、拐点。变化平缓部分少测几个点，变 化急剧部分多测几个点。 不要修改波特图仪横坐标（频率）的范围。 否则将导致测试数据不一致。 下面启动Multisim软件说明操作过程
谢 谢！
讲解到此结束
实验思考题
1、图5波特图仪中VERTICAL和HORIZONTAL的F 和I分别表示什么含义？
答：VERTICAL的F和I分别表示图中纵向 坐标的终端和起点值； HORIZONTAL的F和I分别表示图中横向 坐标的终端和起点频率。
实验思考题
2、如下图所示，测量电路的两个半功率点的频率、 谐振频率和电压比。
本实验的目的是利用Multisim仿真软件中的虚拟仪器 波特图仪（Bode Plotter 可直接显示幅频特性曲线和相 频特性曲线)对高通、低通、带通、带阻及双谐振电路 的传输特性作初步的研究。 其中高通、低通电路需描绘幅频特性曲线和相频特 性曲线，并找出和记录半功率点频率f0及其对应的 电压比和相位差。
实验思考题
• 带通网络：此RCL电路对输入频率在一定范 围内的信号有较大的输出，而对输入频率高 于这个频率范围上限以及低于这个频率范围 下限的信号则衰减较大。 • 带阻网络：此双T电路对对输入频率高于某个 频率范围上限以及低于这个频率范围下限的 信号有较大的输出，而输入频率在一定范围 内的信号则衰减较大。
实验思考题

实验二单双T网络频率特性一、实验目的1、熟悉由电阻和电容组成的低通和高通电路幅频特性。

2、掌握双T网络的幅频特性和相频特性。

3、掌握用逐点测试法测量网络的幅频和相频特性。

二、实验原理如图所示双T电路中，根据开关J1 , J2的闭合与断开情况可以演绎出多种电路。

一、低通电路-----------只闭合J11.传递函数电路模型2.幅频特性幅频特性3.相頻特性相频特性二、高通电路-----------只闭合J21.传递函数电路模型2.幅频特性幅频特性3.相频特性相频特性三、带阻电路--------同时合上开关 J1,J21.传递函数电路模型2.幅频特性幅频特性3.相频特性相频特性4.双T电桥带阻电路双T桥带阻双口电路等效π型双口电路如图所示的双T桥带阻电路可等效成右图所示的π型电路。

一般用RC选频网络实现选期，反馈系数F随频率f的变化曲线（频率特性），当f=fo时，则F=0。

所以，对谐振频率fo来说，放大电路不存在负反馈，故KF=K，此时放大器的输出电压最大。

随着频率远离fo,F就急速地增加，相应的KF也很快衰减至零，因而，偏离fo 点的其它无用频率的输出电压也就很小很小了，至于KF的衰减快慢，主要是取决于反馈网络的选频特性，通常用双T电桥的RC选频网络，它在实际使用中，最常用的有两种：等一种是非对称双T电桥如上图所示，假设电源内阻RS=0，负载RL=00，则计算公式如下：谐振角频率ωO=1/RC-------------------------1式品质因数Q=[1/2（1+a)]=[fo/2△fo.7]---------2式传输系数（反馈系数）的模、幅角分别为：---------------------3式φ =arctg1/QY式中：Y=σ-（1/σ）是广义失谐系数σ=f/fo是相对失谐系数-----------------------4式2△fo.7主为半功点的带宽由2式可见：对固定的谐振频率fo来说，Q越大，则通频带越窄；反之Q越小，则通频带越宽，因此，Q的大小可以反应出双T网络的选择性好坏。

44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
双T网络有源二阶带阻滤波器设计
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔