CN111025131A - 一种三极管放大电路特性参数测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及教学仪器设备技术领域，尤其涉及一种三极管放大电路特性参数测量仪，包括：微控制器、DDS、压控衰减器、输入阻抗网络、多路压控放大器、多路检波器、高精度ADC、高速ADC、输出阻抗网络；微控制器控制DDS产生电压信号，控制程控衰减器、输入阻抗网络和输出阻抗网络来调整被测三极管放大电路的输入与输出信号，并将上述三个模块输出信号送入多路程控放大器、高速ADC、多路检波器及高精度ADC获得A/D采样值，微控制器通过算法分析采样值从而得到被测电路特性参数并发至串口屏和网络模块。本发明能对放大电路的输入输出阻抗、放大倍数、频率响应、谐波失真等参数进行快速和精准的测量，并具有远程交互功能，可作为高校实验教学仪器使用。
Description
技术领域
本发明涉及教学仪器设备技术领域，尤其涉及一种三极管放大电路特性参数测量仪。
背景技术
在目前的高校电子电路类课程教学中，往往需要对三极管放大电路的输入输出阻抗、放大倍数、频率响应、谐波失真等特性进行测量，并涉及共射、共基和共集三种组态的测量教学。而目前教学中，一般需要使用信号发生器、示波器等多种仪器的配合来测量，测量过程非常繁琐、耗费时间较长且测量精度一般，更重要的是繁琐的测量过程等会影响学生的学习热情，导致学生的学习积极性较低、教学的效果较差。
专利CN201621102856.0公开了一种电路参数测量仪，采用单片机控制核心，主要由正弦波发生器、数据采集存储、处理、显示等功能模块组成，其中，数据处理包括了幅频测量以及相频测量部分，实际操作通过单片机触屏控制来实现参数测量，采用DDS芯片AD9854实现正交信号的发生，通过模拟乘法器实现参数测量。
但是其仍然存在着测量速度慢、精度差的问题，从而严重影响教学质量、影响学生的学习积极性；无法满足对于不同的参数进行区别对待，例如对于测量速度要求高的参数，优先考虑其测量速度，对于精度较高的参数优先考虑其精度。
因此，现在需要一种能自动、快速测量三极管放大电路各项参数，并且可满足较高精度的三极管放大电路特性参数测量仪。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种三极管放大电路特性参数测量仪。该测量仪具有自动、快速测量三极管放大电路各项参数、测量精度高等优点。
本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种三极管放大电路特性参数测量仪，其结构特点是，包括：外壳和内部的微控制器、DDS、程控衰减器、输入阻抗网络、多路程控放大器、多路检波器、高精度ADC、高速ADC以及输出阻抗网络。其各种特征参数测量方案均按照高校电子电路类相关课程中晶体三极管放大器实验原理设计。
具体地，微控制器控制DDS产生电压信号，控制程控衰减器、输入阻抗网络和输出阻抗网络调整被测三极管放大电路的输入与输出信号，并将上述三个模块输出信号送入多路程控放大器、高速ADC、多路检波器及高精度ADC获得A/D采样值，微控制器通过处理采样值从而得到被测电路的特性参数并发至串口屏和网络模块。
优选地，所述输入阻抗网络、输出阻抗网络实现方式为低阻抗模拟开关选通对应阻抗网络。
优选地，所述多路程控放大器、程控衰减器由运算放大器与数字电位器构成，通过改变数字电位器阻值实现增益程控。
优选地，所述高速ADC采用10MSPS采样速率的12位ADC芯片AD9220。
具体地，对于需要快速测量的参数如输入、输出阻抗等，利用高速ADC可满足实际使用需求，测量测度更快。
优选地，所述高精度ADC采用24位分辨率和23位无噪声分辨率的8路ADC芯片ADS1256。
具体地，对于需要精确测量的参数如放大倍数、频率响应等，利用高精度ADC，可得到更为精确的测量结果。
优选地，所述多路程控放大器输出端分为两条支路，一条支路将所有输出连接至多路检波器，多路检波器输出连接至高精度ADC，另一支路将一路输出连接至高速ADC，用于测量需高速采样的特性参数。
具体地，不同的参数经由不同的支路，满足不同需求下的要求，更为人性化和智能化
优选地，所述三极管放大电路特性参数测量仪与被测电路的连接点包括共地点、输入端口以及输出端口。
优选地，所述串口屏与测量仪电连接，包含该测量仪主要的人机交互功能，通过触屏的方式操作。。
优选地，所述网络模块内置，机箱壳外接天线可实现测量仪与远程服务器的无线连接交互，用于远程操控、测量和查看。
具体地，在启动后由用户通过触控串口屏进行模式选择，测量结果显示在串口屏对应功能页面中；用户还可使用电脑主机通过USB接口或使用物联网平台和手机APP通过网络模块操控该测量仪并查看测量相关结果。
优选地，所述外壳外套设有橡胶保护套，对应的连接端口都设有开孔，橡胶保护套在测量仪的各个角处为加厚设计，且加厚角设有波浪形状花纹。
具体地，具有更好的防震、防摔能力的同时，在摆放于桌面时具有更大的摩擦力，稳定性更强，防止误摔。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种能自动、快速测量三极管放大电路各项参数，并且具有较高精度的三极管放大电路特性参数测量仪；同时可根据测量参数的不同通过不同的支路测量，从而满足不同参数快速度或高精度测量的要求；外壳套设有橡胶保护套在防震、防摔的同时，具有更大的摩擦力，摆放的稳定性更高。
附图说明
图1是本发明一种三极管放大电路特性参数测量仪的具体组成结构示意图。
图2是本发明一种三极管放大电路特性参数测量仪的具体应用方案示意图。
其中：1、微控制器；2、DDS；3、程控衰减器；4、输入阻抗网络；5、被测电路；6、输出阻抗网络；7、多路程控放大器；8、多路检波器；9、高精度ADC；10、高速ADC；11、网络模块；12、串口屏；13、电脑主机；14、服务器。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
参阅图1，如图所示，一种三极管放大电路特性参数测量仪，包括外壳以及内部的微控制器1、DDS 2（信号发生器）、程控衰减器3、输入阻抗网络4、多路程控放大器7、多路检波器8、高精度ADC 9、高速ADC 10、输出阻抗网络6，以及内置的网络模块11,、测量仪外部连接的串口屏12。
本发明一种优选实施例中，被测电路5的输入接至输入阻抗电路4，微控制器1控制DDS 2产生可变电压信号，并控制程控衰减器3和输入阻抗网络4调理电压信号后将输出信号通入被测电路5，调理包括调整电路中信号的大小、改善阻抗匹配、缓冲阻抗变化等，被测电路5的输出接至输出阻抗电路6；DDS2输出的电压信号经程控衰减器3、输入阻抗网络4后的两个输出信号及输出阻抗网络6的输出信号都通入多路程控放大器7，微控制器1控制多路程控放大器7的放大倍数，多路程控放大器7的各路输出信号依次通入多路检波器8和高精度ADC 9，其中输出阻抗网络6的输出信号经多路程控放大器7放大后的那一路输出还连至高速ADC 10，微控制器1读取高精度ADC 9、高速ADC 10的采样数据，通过算法分析采样值从而得到被测电路特性参数并发至串口屏12和网络模块11，学生可通过串口屏显示或网络模块连接的手机APP等获取参数数据。其各种特征参数测量方案均按照高校电子电路类相关课程中晶体三极管放大器实验原理设计。
本发明一种具体应用方案中，如图2所示，三极管放大电路特性参数测量仪通过Uart接口等连接方式与串口屏12连接，通过Uart—USB转换器等与电脑主机13相连，并通过网络模块11与服务器14相连，实现远程操控、查看等。
本发明一种优选实施例中，三极管放大电路特性参数测量仪具有输入输出阻抗测量、放大倍数测量、频率响应测量、谐波失真测量等多种模式，在启动后由用户通过触控串口屏12进行模式选择，测量结果显示在串口屏12对应功能页面中；用户还可使用电脑主机13通过USB接口或使用物联网平台和手机APP通过网络模块11操控该测量仪并可查看测量数据，使用方法更为多样、操作更为便利、测量过程更具趣味性，解决了传统测量器具导致的学生学习兴趣不高、学习积极性较差的问题；通过高速ADC 10和高精度ADC 9，对于不同的参数测量的要求区别对待，进行高精度和高速的测量，满足不同参数的测量需求，适用范围更广；测量仪的网络模块11内置，同时外壳外设有连接网络模块的天线，使网络连接具有更好信号，连接更为稳定。
外壳包括壳体与壳盖，壳体与壳盖为可拆卸式固定，外壳套设有橡胶保护套，对应的连接端口都设有开孔，对外壳起保护作用的同时，辅助壳体与壳盖的固定；橡胶保护套在测量仪的各个角处为加厚设计，且加厚角设有波浪形状花纹，具有更好的防摔能力的同时，在摆放使用时具有更大的摩擦力，稳定性更好。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于，包括：外壳和内部的微控制器（1）、DDS（2）、程控衰减器（3）、输入阻抗网络（4）、多路程控放大器（7）、多路检波器（8）、高精度ADC（9）、高速ADC（10）以及输出阻抗网络（6）；
具体地，微控制器（1）控制DDS（2）产生电压信号，控制程控衰减器（3）、输入阻抗网络（4）和输出阻抗网络（6）来调整被测三极管放大电路的输入信号与输出信号，并将上述三个模块输出信号送入多路程控放大器（7）、高速ADC（10）、多路检波器（8）及高精度ADC（9）获得A/D采样值，微控制器（1）通过处理采样值从而得到被测电路（5）的特性参数并发至串口屏（12）和网络模块（11）。
2.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述输入阻抗网络（4）、输出阻抗网络（6）实现方式为低阻抗模拟开关选通对应阻抗网络。
3.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述多路程控放大器（7）、程控衰减器（3）由运算放大器与数字电位器构成，通过改变数字电位器阻值实现增益程控。
4.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述高速ADC采用10MSPS采样速率的12位ADC芯片AD9220。
5.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述高精度ADC采用24位分辨率和23位无噪声分辨率的8路ADC芯片ADS1256。
6.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述多路程控放大器（7）输出端分为两条支路，一条支路将所有输出连接至多路检波器（8），多路检波器输出连接至高精度ADC（9），另一支路将一路输出连接至高速ADC（10），用于测量需高速采样的特性参数。
7.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述三极管放大电路特性参数测量仪与被测电路（5）的连接点包括共地点、输入端口以及输出端口。
8.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述串口屏（12）与测量仪电连接，包含该测量仪主要的人机交互功能，通过触屏的方式操作。
9.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述网络模块（11）内置，机箱壳外接天线可实现测量仪与远程的服务器（14）的无线连接交互，用于远程操控、测量和查看。
10.根据权利要求1所述的一种三极管放大电路特性参数测量仪，其特征在于：
所述外壳外套设有橡胶保护套，对应的连接端口都设有开孔，橡胶保护套在测量仪的各个角处为加厚设计，且加厚角设有波浪形状花纹。
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| CN202010111222.6A CN111025131A (zh) | 2020-02-24 | 2020-02-24 | 一种三极管放大电路特性参数测量仪 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111856234A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-30 | 广东时科微实业有限公司 | 一种晶体管故障检测平台以及故障检测方式 |
| CN113189412A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-07-30 | 广州广电计量检测股份有限公司 | 一种多通道相关的低频噪声测试装置及分析方法 |
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| CN113189412B (zh) * | 2021-05-07 | 2022-05-03 | 广州广电计量检测股份有限公司 | 一种多通道相关的低频噪声测试装置及分析方法 |
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