程序运行后,首先初始化用户界面,让用户选择与仪器连接的通信接口。接着输入所需要的扫频控制量,如开始频率(最小为20Hz)、结束频率(不超过40MHz)和扫频幅度,并选择连续或对数扫频方式。根据用户输入的开始和结束频率自动计算出响应频率间隔,并将计算出的频率点保存在频率数组中,获取频率数组数据如图3所示。
当计算出各个频率点后,先根据用户选择的串行端口向函数信号源当计算出各个频率点后,先根据用户选择的串口向函数信号源发送幅度控制字和频率控制字以产生不同频率的扫频信号,发送幅度和频率控制字的程序见图4所示。
为了保证读取的数值准确,系统选择了几个频率点进行波形校正操作,方法是通过USB接口控制数字示波器进行一次“AUTOSET”操作,当发送频率在10Hz~1kHz,1~100kHz或者100kHz~10MHz时分别对数字示波器进行一次波形校正操作,校正程序如图5所示。
接着通过USB接口读取数字示波器通道1和通道2测量所得的有效值(RMS)[10],计算增益并填充至增益数组,单位为dB,见图6.最后使用express面板上的图形显示控件“expressXY图”函数来实现X-Y图显示(见图7)。
3、系统测试
连接计算机、盛普F40型DDS信号源和TDS1000C-SC系列数字存储示波器,将函数信号源输出端连接待测电路输入端,数字示波器通道Ⅰ连接待测电路的输入端,通道Ⅱ连接待测电路的输出端。在用户界面中选择DDS信号源对应的串口(如COM1)和数字存储示波器对应的USB接口,输入所需的开始频率、结束频率和幅度,并选择扫频方式。设置完成后点击开始按钮即可开始测量。图8为一个中心频率约为16kHz的带通滤波器的实测幅频特性结果。
图6
图7
被测带通滤波器的中心频率约为16kHz.实测中扫频范围从1~60kHz,扫描60个频点大约需时2分30秒。若需要提高幅频特性曲线的测量精度,可以增加扫频点。
4、结语
本文以LabVIEW8.6为设计平台,利用实验室的计算机、带数字控制接口的盛普F40型数字合成函数信号源和泰克TDS1012C数字存储示波器,实现电路网络的幅频特性测试。该方案中所采用的方法,测试了巴特沃斯低通滤波器、带通滤波器和调谐放大器等电路的幅频特性。实验结果证明了该方案在应用中的有效性和实用性。在此基础上还可进一步获得相频特性。与商用设备相比,本系统虽然响应时间较慢,用户界面仍有待改进,但其编程与控制简单,只需利用实验室的已有设备,是提高高校教学实验室设备资源利用率的一种可行方案。