测试软件性能的工具 信号发生装置和信号检测装置组成的系统设计(2)

信号检测工作电路如图2所示。被测信号通过探头进入检测装置，为保证系统具有较宽的测量范围，所以首先要对信号进行固定倍数的衰减处理，后经阻抗匹配使系统具有良好的吸入信号能力最大限度不失真信号，然后是滤波电路，这里采用的是由LC组成的低通滤波电路其设计过程与信号发生装置类似。信号由此分为两路，一路进入程控放大器，使信号在进入A／D转换电路前对信号进行放大处理，使信号在A／D转换电路的最佳输入范围内，最大限度的降低A／D转换电路的满量程等误差，通过A／D转换电路将模拟信号转为数字信号被STM32处理器采样。另外一路则进入波形转换电路，其作用是将正弦波等转换为规则的方波信号，进入STM32处理器，以方便STM32内部计数器工作，计算信号的频率。以下是主要电路模块介绍：

在模拟信号检测尤其是针对小信号甚至频率，这里就要使用程控放大器，程控放大电路如图3所示。本次设计中选择了PGA207和PGA206四片组合的设计方案，其理论放大倍数最高可达6 400倍。

A／D转换电路(见图4)主要由LT6350和LTC2393-16两个芯片组成，其中LTC2393-16为A／D转换芯片而LT6350为LTC2393-16的驱动芯片，经过程控放大器的单端正弦波信号通过转接口接入LT6350的输入端。

整形电路也可以理解为波形转换电路，其主要作用是将被测的正弦波信号经过比较器与地比较，产生方波信号进入处理器，处理器对输入的方波信号上升沿或下降沿计数以达到实现频率检测的目的。如图5所示。

3 结语

信号发生与检测装置的软件设计，均采用C语言为设计语言完成全部的控制与算法设计。以AD9851和AT89S51为核心的信号发生装置与以STM32为核心的信号检测装置不但减少了复杂模拟电路的数值计算，同时在性能与功能上也不逊色于传统的设计方案。经过测试信号发生和信号检测装置基本达到了预期的设计目标(信号发生器输出与信号检测装置范围幅度：1 mV～10 V频率；0Hz～30 MHz)，实现了对包括正弦波、方波、三角波等信号的发生与检测。同时在两者各自的液晶显示屏上能够显示当前输出／输入信号的波形、幅度等信息，并且信号检测装置依靠其内置芯片STM32的各种算法处理能够实时地显示当前被测信号原始波形，两者均采用触屏操作都具有良好的人机界面。

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