前放電路專用測試設備設計姓名：賀行煒專業：自動化061指導老師：楊雷前放電路專用測試設備設計姓名：賀行煒1課題設計的內容一、課題研究的背景和意義二、硬件電路的設計三、前放電路的測試設計四、軟件設計五、結論課題設計的內容一、課題研究的背景和意義2課題研究的背景和意義1.1課題研究的背景

隨著電子技術的飛速發展,傳統的實驗教學方法難以適應時代的發展。虛擬儀器是80年代末出現的新的儀器概念,是測試技術和計算機技術綜合集成的產物,是計算機技術、測量儀器技術和軟件技術共同孕育出的一項革命性新技術,代表了現代測試技術和儀器技術發展方向。虛擬儀器的出現,,開辟了測量測試技術的新紀元.課題研究的背景和意義1.1課題研究的背景32.2課題研究的意義

前放電路專用測試系統包括硬件和軟件兩大部分。虛擬儀器的硬件功能是獲取現實世界的被測信號,提供信號傳輸的通道。而軟件是控制實現數據采集、分析、處理、顯示等功能,并將其集成為儀器操作與運行的命令環境。從而完成各種測試功能的前放電路專用測試系統，這款前放電路專用測試設備使得對前放電路的測量變得方便，簡單，快捷。給我們的測試、研究工作帶來了很大便利。

2.2課題研究的意義4二、硬件電路的設計.

系統由工控機通過遠程控制模塊MXI-4，PXI8331實現對PXI測試板卡進行資源管理、數據采集、數據通信、數據存儲等控制操作；PXI測試設備通過BNC接口或標準電纜連接自制的信號適配器，對安裝在其中的被測電路進行供電以及完成相關的測試項目；DSP仿真器和FPGA（現場可編程門陣列）下載電纜用于產品調試時使用，模擬及數字示波器作為電路板測試的輔助儀器通過GPIB（通用接口總線）接口與工控機相連，實現數據通信。2.1前放電路專用測試設備組成框圖

二、硬件電路的設計.系統由工控機通過遠程5

2.2高頻模擬信號測試連線

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設計擬采用矩陣開關將被測電路、波形發生器以及數據采集系統連接起來，實現與高頻模擬信號相關的測試，如前放電路板動態特性、串擾、帶寬、噪聲有效值.其連接關系如圖所示。在設計過程中采用矩陣開關，可以方便的利用軟件編程來實現各通道之間的隨意切換，減少了大量的信號連接電纜，精簡了設備，提高了工作效率。由于在測試產品的動態性能時，需要對前放電路進行掃頻測試并且需要的測試通道較多，所以矩陣開關需要選擇帶寬較大通道數較多的產品，NI公司的PXI－2532其切換速度達2000次/秒并能與儀器同步運行，能夠滿足測試要求。2.2高頻模擬信號測試連線.62.3信號適配器內部結構圖

信號適配器具有在PXI測試設備和被測電路之間做信號分配，信號調理以及供電等功能。＋5V電源16×32矩陣開關接線板（實現測試系統與被測對象的信號切換）電平變換（LT1587芯片）

2×40接線端子板2×70接線端子板

將信息處理電路板各路信號引入，并進行一對一的標號，方便測試和排故低噪聲放大器專用電源（NF公司的915D1）低噪聲放大器（噪聲測試）32路數字信號發生器/分析儀接線板（串擾）多路開關（低頻信號）

2.3信號適配器內部結構圖信號適配72.4低噪聲放大器連接圖

選用日本NF公司的430F5低噪聲差分放大器，在進行噪聲測試時將前放電路板輸出的噪聲放大后再送入高速數據采集卡進行采集，為減少外部噪聲的干擾，在設計中把低噪聲放大器和低噪聲放大器專用電源放入屏蔽盒中；低噪聲放大器在適配器內部的連接關系如圖所示2.4低噪聲放大器連接圖選用日本82.5前放電路板測試的原理圖前放電路板測試的原理圖

單端前放電路板測試的硬件結構原理如圖所示，單端前放電路板也是采用+9V、-9V直流電源供電，單端前放電路板只有一路兩端子輸入：OUT、AGND。輸出端子為VOUT+、VOUT-。前放電路板測試的原理是由波形發生器發出信號由矩陣開關傳給前放電路板輸入端子，再由單端前放電路板輸出端子傳給矩陣開關，通過labview軟件編程控制矩陣開關結點的通斷，選擇測試項目，把信號傳給采集設備。在有些測試中，由PXI波形發生器發送信號再由分析儀進行采集分析。.2.5前放電路板測試的原理圖前放電路板測試的原理圖.9三、前放電路的測試設計放大倍數測試方法圖

由波形發生器發出激勵波形，經矩陣開關發送到前放電路板，用數字示波器的一路采集經由前放電路板放大輸出的波形幅值，另一路采集波形發生器發出的初始波形幅值，二者相比較即可得出前放電路的放大倍數。三、前放電路的測試設計放大倍數測試方法圖由波形發103.3帶寬測試

帶寬測試方法圖

波形發生器發出正弦激勵波形，假設幅值為A，經矩陣開關發送到前放電路板，通過LabVIEW編寫程序控制調節輸入波形的頻率，保持輸入波形幅值不變。用數字示波器采集前放電路輸出端的波形幅值，從零開始調節輸入波形的頻率，直至輸出波形的幅值變為0.707A，這時對應的頻率即為前放電路的上限截止頻率fH。本設備的下限截止頻率為0，所以前放電路板的帶寬為0～fH。

3.3帶寬測試帶寬測試方法圖波形發生器113.4供電噪聲測試供電噪聲測試方法圖

將前放電路輸入端短路，然后用數字示波器經矩陣開關采集前放電路的輸出信號。此時前放電路的輸出即為供電噪聲。但實際上供電電源產生的噪聲十分小，為μV級的，無法直接用示波器采集。所以擬將前放電路的輸出信號接入專用的低噪聲放大器，為了避免低噪聲放大器的引入會帶來噪聲，低噪聲放大器用專用電源供電。再將低噪聲放大器的輸出經矩陣開關由數字示波器采集，得到的信號再除以低噪聲放大器的放大倍數，此時即得到供電噪聲。3.4供電噪聲測試供電噪聲測試方法圖123.5串擾測試

串擾測試方法圖

先短接Input2,并接地，給Input1輸入信號，測量Output2的信號，即是Input1對2路的串擾，同理短接1路，接地，測量1路輸出的信號記得2路對1路的串擾。為了避免矩陣開關引入噪聲，在測試串擾時，數字示波器不經矩陣開關，而是直接放在前放電路上測量，通過LabVIEW編寫程序控制調節輸入波形的頻率，保持輸入波形幅值不變，可測得不同頻率時的串擾3.5串擾測試串擾測試方法圖先短接Inpu13四、軟件設計首先在PC機上安裝LabVIEW軟件，打開軟件學習其中的入門指南就可以掌握其中一些需要的元器件的位置以及作用，從而可以快速的找到本設計所需要的元器件。點擊圖新建中的“VI”就可以建立一個設計窗口，點擊“窗口”再點擊“顯示程序框圖”就可以在框圖中添加元器件和進行連線。四、軟件設計首先在PC機上安裝LabVIEW軟件，打開軟件學144.1前放電路專用測試設備設計總界面模塊

在圖中給電源供電，點擊啟動開啟電源，然后在測試項目選擇中選擇要測試的項目，進入所需測試項目界面。4.1前放電路專用測試設備設計總界面模塊154.2放大倍數測試模塊

從總界面進入放大倍數測試模塊后，點擊開始按鈕，即可進行前放電路放大倍數的測量；點擊停止按鈕停止測量；點擊返回按鈕，返回前放電路專用測試設備設計總界面。4.2放大倍數測試模塊從總界面進入放大倍數測試模塊后，點164.3帶寬測試模塊

從總界面進入帶寬測試模塊后，點擊開始按鈕進行測試，由輸入頻率調節旋鈕從零開始調節輸入波形的頻率，就可以測出錢放電路的下限截止頻率fL，上限截止頻率fH和帶寬。點擊停止按鈕即可停止測量。點擊返回按鈕即可返回前放電路專用測試設備設計總界面。4.3帶寬測試模塊從總界面進入帶寬測試模塊后，點擊開始按174.4供電噪聲測試模塊

從總界面進入供電噪聲測試模塊后，點擊開始按鈕，即可進行錢放電路供電噪聲的測量，由輸出波形的功率譜可較直觀的觀察供電噪聲的大小；點擊停止按鈕停止測量；點擊返回按鈕，即可返回前放電路專用測試設備設計總界面。

4.4供電噪聲測試模塊從總界面進入供電噪聲測試模塊后，點184.5串擾測試模塊

從總界面進入串擾測試模塊后，點擊開始按鈕，即可進行前放電路串擾的測量，由輸出波形的功率譜可較直觀的觀察串擾的大小；點擊停止按鈕停止測量；點擊返回按鈕，即可返回前放電路專用測試設備設計總界面。4.5串擾測試模塊從總界面進入串擾測試模塊后，點擊開始按19五、結論

本設備是用于對前放電路進行測試的專用設備，它能夠模擬探測器輸出的高頻低幅值模擬信號；能夠測試前放電路的帶寬，放大倍數，串擾，供電噪聲進行測試。所設計的系統具有以下特點：五、結論本設備是用于對前放電路進行測試的專20采用矩陣開關將被測電路、波形發生器以及數據采集系統連接起來，實現與高頻模擬信號相關的測試可以方便的利用軟件編程來實現各通道之間的隨意切換，減少了大量的信號連接電纜精簡了設備提高了工作效率。系統由工控機通過遠程模塊PXI-PCI8331實現對PXI測試板卡進行資源管理、數據采集、數據通信、數據存儲等控制操作；PXI測試設備通過BNC接口或標準電纜連接適配器，對安裝在其中的被測電路進行供電以及完成相關的測試項目。通過工業控制計算機利用Labview程序設計語言控制PXI總線的波形發生器、數字示波器、高速數字量發生器/分析儀、高精度DMM完成所需要的測試功能，使測試設備集成度提高，體積大為減小，并且可以通過程序完成自動測試和信號分配功能，降低了測試人員的工作難度，避免了誤操作的可能性。采用矩陣開關將被測電路、波形發生器以及數據采