幅度频率测量电路的设计H题
二.2013年西安邮电大学第四届TI杯大学生电子设计竞赛幅度频率测量电路的设计(H题)获奖名单
队号
参赛队员1
参赛队员2
参赛队员3
一等奖
99
王凤
胡劲松
冯雷皓
一等奖
39
张燕
廖家威
周耀辉
一等奖
100
翟磊
卢丽沙
刘博敏
二等奖
62
贺亮亮
彭刚刚
吴侯军
二等奖
40
曹松松
安森
张苗
三等奖
88
敬予喆
王小
戴盼
三等奖
58
贾宝楠
罗欣
王一婷
三等奖
72
杜林霏
李文杰
李丽莉
三等奖
44
拜云峰
毛顿
张锐娜
三等奖
63
朱峰瑾
王业丽
刘秋园
三等奖
101
史青青
田莎
屈新征
三等奖
43
王麟玉
陈炜
王俊龙
三等奖
55
刘明
唐智
杨颖青
三等奖
75
杨佳磊
柴昭尔
孔丹丹
三等奖
102
吴敏
何西莉
田致铭
三等奖
28
严前锋
饶洁
干凯侯
三等奖
23
朱恒耀
乔磊
王梓程
三等奖
82
何静
杜敏
张敬
注：以参赛队的作品测试成绩高低为序
附件二：2013年西安邮电大学第四届TI杯大学生电子设计竞赛幅度频率测量电路的设计(H题)获奖名单
射频电路设计理论与应用答案
射频电路设计理论与应用答案【篇一：《射频通信电路设计》习题及解答】书使用的射频概念所指的频率范围是多少？解：本书采用的射频范围是30mhz~4ghz1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统，根据表1-1判断其工作波段，并估算相应射频信号的波长。
解：广播工作在甚高频（vhf）其波长在10~1m等1.3从成都到上海的距离约为1700km。
如果要把50hz的交流电从成都输送到上海，请问两地交流电的相位差是多少？解：8??f?3?1?0.6???4km1.4射频通信系统的主要优势是什么？解：1.射频的频率更高，可以利用更宽的频带和更高的信息容量2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小，通信设备的体积进一步减小3.射频通信可以提供更多的可用频谱，解决频率资源紧张的问题4.通信信道的间隙增大，减小信道的相互干扰等等1.5 gsm和cdma都是移动通信的标准，请写出gsm和cdma的英文全称和中文含意。
（提示：可以在互联网上搜索。
）解：gsm是global system for mobile communications的缩写，意为全球移动通信系统。
cdma英文全称是code division multiple address,意为码分多址。
???4???2?k?1020k??0.283331.6有一个c=10pf的电容器，引脚的分布电感为l=2nh。
请问当频率f为多少时，电容器开始呈现感抗。
解：?wl?f??1.125ghz2 既当f=1.125ghz0阻抗，f继续增大时，电容器呈现感抗。
1.7 一个l=10nf的电容器，引脚的分布电容为c=1pf。
请问当频率f 为多少时，电感器开始呈现容抗。
解：思路同上，当频率f小于1.59 ghz时，电感器呈现感抗。
1.8 1）试证明（1.2）式。
2）如果导体横截面为矩形，边长分别为a和b，请给出射频电阻rrf与直流电阻rdc的关系。
解：r??l?s ???l,s对于同一个导体是一个常量2s??a当直流时，横截面积dc当交流时，横截面积sac?2?a?2rdc?a??ac?a?? 661.9已知铜的电导率为?cu?6.45?10s/m，铝的电导率为?al?4.00?10s/m，金的电导率6为?au?4.85?10s/m。
实验8 幅频相频特性测试及RLC串联谐振电路实验
2.RLC串联谐振电路的测量
激励信号(1V)频率改变时,测量幅频特性相频特性 曲线
f
100 1k
U1
50k
100 k
U2(UR)
0.70 7UR max
URm ax
0.707 URma x
UC
UL
(U1U2)
18
实验8 幅频相频特性测试及RLC串 联谐振电路实验
一、实验目的
1、熟练RC电路相频、幅频特性的测试方法，根据 测量数据画出特性曲线。 2、通过实验掌握串联谐振的条件和特点，测绘 RLC串联谐振曲线。 3、掌握电路参数对谐振特性的影响。
1
二、实验内容
1、测量 R 、 L 、 C 元件的阻抗频率特性。 2. 测量 RC串联电路频率特性曲线 3. RLC串联谐振电路测量
相等时，电路的阻抗有最小值（Z=R），电流有最大值I0
US Z
,US
R
电路为纯电阻，这种现象称为RLC串联谐振。Βιβλιοθήκη 谐振频率f02
1 LC
品质因数
Q 0L R
通频带
2f0.7 f2 f1 f0 Q
7
四、实验步骤
1 、测量 R 、 L 、 C 元件的阻抗频率特性。 信号发生器输出的正弦信号并保持幅度不变， 频率 200H z 逐渐增至 10kHz，使开关 S 分别接通三个 R 、 L 、 C 元件， 测量 Ur ，并计算各频率点时 R 、 X L 与 X C 的值。
9
10
用李沙育法测量相位差角，
sinΦ a b
11
12
扫频法测量电路频率特性
13
3、RLC串联电路
14
15
R改为100,测量电路谐振频率和品质因数
2017全国大学生电子设计竞赛H题
2017全国大学生电子设计竞赛H 题————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：个人收集整理，勿做商业用途2017年全国大学生电子设计竞赛远程幅频特性测试仪（H题）2017年08月12日摘要本幅频特性测试装置采用STM32F407为主控芯片，通过集成DDS芯片AD9959作为信号源，实现了幅度和频率的动态可调；通过级联两块AD8367作为放大器，实现了增益0-40dB连续可调,具有较好的噪声抑制效果；通过AD8310对数检波模块，实现了不同频率信号幅度的测量，并且能够定性的绘制出幅频特性曲线.关键词：幅频特性测试装置；DDS；VGA；低噪；对数检波AbstractThe amplitude frequency characteristic test device uses STM32F407 as the main control chip, through the integrated DDS chip AD9959 as the signal source, to achieve the amplitude and frequency of the dynamic adjustable; through the cascade of two AD8367 as an amplifier, to achieve a gain of 0-40dB continuously adjustable , With good noise suppression effect; through the AD8310 logarithmic detection module, to achieve a different frequency signal amplitude measurement, and can qualitatively draw the amplitude and frequency characteristics of the curve.Keyword: amplitude frequency characteristic test device；DDS;VGA;low noise；logarithmic detection目录一．方案论证.................................................................................................................. １．１方案比较与选择.......................................................................................... １．２方案描述......................................................................................................二．理论分析与计算........................................................................................ ２．１DDS模块..................................................................................................... ２．２放大器模块.................................................................................................. ２．３幅值测量模块..............................................................................................2. 4 π型衰减网络三．电路与程序设计........................................................................................ ３．１电路设计...................................................................................................... ３．2程序设计........................................................................................................ 四．测试方案与测试结果 ............................................................................... 五．结论............................................................................................................................远程幅频特性测试装置（H题）一.系统方案1.方案比较与选择1）信号源模块：方案一：采用直接数字频率合成（DDS）方案。
电子测量习题答案2
试问（1）U a 和U b 的相对误差是多少？（2）通过测量U a 和U b 来计算R 2上电压U 2时，U 2的相对误差是多少？（3）若用该电压一直接测量R 2两端电压U 2时，U 2的相对误差是多少？题图2-12-5已知CD-4B 型超高频导纳电桥在频率高于 1.5MHz 时，测量电容的误差为：±5%(读数值)±1.5pF 。
求用该电桥分别测200pf 、30pF 、2pF 时，测量的绝对误差和相对误差。
并以所得绝对误差为例，讨论仪器误差的相对部分和绝对部分对总测量误差的影响。
2-6某单级放大器电压放大倍数的实际值为100，某次没量时测得值为95，求测量值的分贝误差。
2-7设两只电阻R 1=（150±0.6）Ω，R 2=62Ω±2%，试求此二电阻分别在串联及并联时的总阻值及其误差。
2-8用电压表和电流表测量电阻值可用下图所示的两种电路，（a ）（b ）题图2-2设电压表内阻为R v ，电流表内阻为R x ，试问两种电路中由于R v 和R A 的影响，被测电阻R x 的绝对误差和相对误差是多少？这两种电路分别适用于测量什么范围的阻值？2-9用电桥测电阻R x ，电路如题下图所示，电桥中R s 为标准可调电阻，利用交换R x 与R s 位REAVREVAR 1R 2R 3a b置的方法对R x 进行两次测量，试证明R x 的测量值R 1及R 2的误差△R 1及△R 2无关。
题图2-32-10用某电桥测电阻，当电阻的实际值为102Ω时测得值为100Ω，同时读数还有一定的分散性，在读数为100Ω附近标准偏差为0.5Ω，若用该电桥测出6个测得值为100Ω的电阻串联起来，问总电阻的确定性系统误差和标准偏差各是多少？系统误差和标准偏差的合成方法有何区别？2-11具有均匀分布的测量数据，（1）当置倍概率为100%时若它的置信区间为[M(x)-C δ(x)],M(x)+C δ(x)]，问这里C 应取多大？（2）若取置信区间为[M(x)-2δ(x)], M(x)+2δ(x)]，问置信概率为多大？2-12对某信号源的输出电压频率进行8次测量，数据如下（单位Hz ）：1000.82,1000.79,1000.85,1000.84,1000.78,1000.91,1000.76,1000.82 (1)试求其有限次测量的数学期望与标准差的估计值。
频率检测电路
频率检测电路By Linux1s1s@ 一：题目要求设计频率测量电路，满足以下指标：①：测量频率范围：10Hz----10KHz；②：精度要求：0.1%二：设计方案设计系统框图如下所示：三：硬件电路图①1KHz低通滤波器1KHz低通滤波器②1KHz高通滤波器1KHz高通滤波器③放大整形电路结构如下：放大整形电路被测信号由三极管电阻组成的网络进行放大，由555组成的施密特触发器对其进行整形，变成矩形脉冲。
④阀门电路结构阀门电路仅当F0为高电平时，闸门才打开，允许被测信号通过，因为当F0为0时，闸门输出就为1。
⑤计数器电路计数器电路四：软件设计用MCS-51单片机测量频率的定时计数程序：MOV R2 , # 01H ；定时1个0.1秒ANL TMOD , # 0FH ；设置T0定时T1计数ORL TMOD , # 51HMOV TH0 , # 38H ；置定时器初值MOV TL0 , # 00HMOV TH1 , # 00H ；置计数器初值MOV TL1 , # 00HSETB TR0 ；启动定时SETB TR1 ；启动计数XX: JBC TF0 , LOOP ；定时溢出则转移SJMP XX ；否则继续查询LOOP: MOV TH0 , # 38H ；置定时初值MOV TL0 , # 00HDJNZ R2 , XX ；R2不等于0则转移CLR TR1 ；停止计数五：小结以上电路主要分为两个部分，首先将10Hz到10KHZ信号进行滤波处理，因为在保证精度的情况下只能将此频率信号进行分离，分成10Hz到1KHz和1KHz到10KHz两部分，然后将此两部分频率分别采用不同的方法进行测量，对于低频部分宜采用周期测量法，而对于高频部分宜采用计数测量法，将硬件部分按照原理框图连接，并对8031设计相应的程序，即可实现由10Hz到10KHz频率测量，并且可以保证精度0.1%。
2017全国大学生电子设计竞赛H题
AD8310连接简单，反应灵敏，能够直接实现对扫频波的峰值检测。电路图见附录图9
2.程序设计
本系统主控芯片采用STM32F407，通过IIC总线完成和ZLG7290键盘芯片的通信，利用SPI串行总线完成和AD9959的通信。单片机通过读取键盘键值执行不同的功能，通过控制AD9959制成1M~40M频率可变，幅度可调的DDS。单片机通过控制DAC生成周期和扫频时间相同的锯齿波，结合检波后信号绘成幅频特性曲线。单片机通过串口半双工通信和另一单片机可实现双绞线通信，将幅度和频率信息传至另一幅频特性测试装置。软件整体框图见附录图1。
图3 单片机控制AD9959 图4 单片机控制周立功键盘
四．测试方案与测试结果
使用仪器：
DG4162信号源/频率计1台
MSO4054示波器1台
DSA875频谱仪1台
测试项目：
详细测试方案请见附录。测试结果如下
基本要求测试结果
信号源
测量项目
题目指标
完成情况
是否
达标
测试方案简述
与测量仪器
1.1频率范围
1MHz~40MHz
放大器
测量项目
题目指标
完成情况
是否
达标
测试方案简述
与测量仪器
2.1频率范围
1MHz~40MHz
500KHz~40MHz
否
DG4162信号源
MSO4050示波器频率计
2.2增益范围
0-40dB
0-43.5
是
DG4162信号源
MSO4050示波器频率计
2.3输出峰峰值
1V峰峰值
1.5VPP
是
DG4162信号源
（1）
第十届蓝桥杯省赛真题
第十届蓝桥杯单片机设计与开发项目省赛第一部分客观试题（30分）1）如下图朋示的电路图・若二段管的异通唱压为0.7V∙可求得输出电压VO为（）•TV:H）K柿_叶------------------“| --------------------------A. 9VB. 0. 7VC. 6. 7VD. 0. 35V2）当MCS-51 M片机扩展外部存储覆时.P2 口可作为（〉・A. 8位数据输入口B.8位数据输出口C.输出离8位地址D.输出低8位地址3） IAP15F2K61S2住片机内祁有（）个定时/计數JS・工作模式最少的是定时舉（）•A.3,定时尋0B.3.定时舉2C.4,定时君1D.4.定时舉24）某存借翼芯片的地址践为12根.ft⅛⅛16抿・它的存⅛⅛t为（）•A. IKBB. 2KBC. 4KBD. 8KB5）将三角液转换为矩形波.需选用＜）.A.多谐振跻器B.双檎态尅发幕C.单穩态址发ISD.施密转触发霍6）在I AP15F2K61S2 ＜片机中・下列崙存認与定时器工作模式配置无关的是（）・Λ. AUXR B. SCONC. TCoND. PeON7）放大雯蜃在员載开路时的输出电压为0.4V∙多入3K的唱阻负載后，输出的电压琛为0.3V.則该放大电路的输出电阻为（）.A. IOKB. 2KD. IKC. 3K1/28) 某放大电路中後用的三段管的段限歩数为Pal = 100πιW, I ai = 20mA ・U ιw >□β = 15V.以下娜些V 况下.三极管不能正常工作(九 A.Ua = 3V, I C = 15mA B. Ua = 2V, I C = 40mA C-U a = 6V, I C = 20mAD.U a = 9V, I C = IOnlA9) 电路如下图所示，输入电压Ul=O. 4V f U2=0.8V.计算输出电压UO 的值为()•B.-1.2V D.-1.8V10)下列说法中正确的是()•A. IAP15F2K61S2电片机可以⅛⅛⅛ 口实¾⅛⅛仿真功能•B. 皐片机竟赛板在IO 和MM 穫式下・均可实现对数码餐和LED 指示灯的分别操作. 互不形响.C. 对DS1302进行皑字节写按作时，数⅛⅛B7<+⅛ SCLK 下呀沿写入DS1302・D. I2C 总践的启动倍号和停止％号.只馳比主奏件;攵点，A. 1.2V C.-6V第十届蓝桥杯单片机设计与开发项目省赛第二部分程序设计试题（70分）1、基本要求1. 】使用大赛组姿会提供的国信长天单片机竟赛实训平台，完成本试题的程序设计与调试。
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幅度频率测量电路的设计（H 题）
一、 系统方案：
用单片机实现。
目前单片机种类很多，单片机功能越来越强，根据设计要求选用TI 公司的MSP430单片机，该芯片内含2个16为定时/计数器，能最大限度的简化频率计外围器件。
MSP430还有全功能串行口、程序存储器等，因此该方案具有硬件构成简单、功能灵活、易于修改等有点。
图1（系统框图） 如图1所示，被测正弦波信号经过放大整形电路，得到方波信号；在通过MSP430G2553单片机进行定时Ts 内产生方波N 个（又f=N/T ），从而达到测频的目的与要求，最后在数码管上显示频率值。
幅度频率测量电路设计任务方框图：
图2（系统框图） 二、单元电路设计
2.1.波形变换电路
采用过零比较器进行波形变换。
将输入的正弦波变换为同频率的方波信号。
电路简单可以同时满足0.5V 和5V 的幅值信号输入
且转换出来的方波波形完全不失真,输出电压为3.2V 可调改变负载电阻即可。
如附件图2所示，是用LMV393比较器组成的过零比较器。
因为这款芯片属于
TI 公司的，所以是首选。
还有就是对这款芯片进行测试测试。
当输入1Hz-10MHz 时，输入方波很稳定。
幅度测量电路:
幅度测量电路利用幅频转换电路，将幅度转换为频率进行测量，主要利用AD820芯片、AD654芯片完成。
电路框图如图l 所示。
带通滤波器 幅度—频率测量电路 显示
正弦信号产生器
信号输
放大 整形 电路 MSP430G2553控制电路 显示
输入 信号
图1幅频转换电路框图AD820[1】是单双电源、低功耗、精密场效应输人的运算放大器，采用双电源工作时，它的输出电压能够达到电源的正负电源电压。
设计中考虑到由于运算放大
器AD820输入级采用N沟道的场效应晶体管，在正常工作时，输入电流是负的，如果输入端电压大于(V。
一0．4V)，则使器件内部结点变成正向偏置，输入电流方向相反。
为了防止产生这种现象，设计时在输入端串联一个电阻(典型值在1kQ～10kfl 之间)，但此电阻也会产生噪声电压，影响测量的精度。
在本设计中选用了500电阻。
同时，该电阻还能起限流作用，防止输入电压大于(V。
+0．4V)时，运算放大器由于输入电流过大而损坏器件。
在本设计中采用单电源工作模式，运算放大器的输人端也允许输入负电压信号，而不损坏器件。
AD654[2J芯片是一种低成本电压频率(V／F)转换器芯片，使用时只需～个RC网络，即可构成应用电路。
电路设计中通过AD654的6、7脚之间的电容C1，AD820正向输入端3脚的串联电阻Rl和RRPl来调节电压与频率的关系，参见图1。
RRPl是可调的滑动变
阻器，通过调节其值的变化来调节电压与频率的关系，其转换关系如式(1)所示。
如=Ui[10×Cl×(Rl+RRPI)J
设计选用R1_200l①，Rp,pl=500Q，Cl=1nF，幅度与频率的关系约为fo=Ui／(2×103)(knz)。
所以最后由数码管频率的显示值可以很方便地得出幅度值。
频率测量电路:
本设计对正弦波频率的测量选用了计数法中的电子计数式的测量方式[3|。
原理是根据频率的定义：周期信号在单位时间内变化的次数，即若在一定的时间间隔T内记录这个周期性信号的重复变化次数为J7、r，则其频率可表示为F=N／T。
其测量的原理框图下图2所示。
图2测量正弦频率的原理框图
本设计中选用的单片机是ATMEL 公司的AT89C51芯片[4l ，它的突出特点是Flash 程序存储器。
它的主要功能如下：
(1)具有4KB 的程序存储器、128字节的片内数据
存储器。
(2)工作频率在33MI-Iz 、静态操作在0．24MHz 、
工作电压在4．0V ～6．0V 之间。
(3)有两个16位的定时／计数器、可编程UART 通道1个。
(4)一个全双工的异步串行口、32根双向和可单独寻址的I ／O 线。
(5)有5个中断源、两个中断优先级、有片内时钟振荡器、有布尔处理能力。
对单片机的程序编制采用汇编语言，是通过Keil 编程软件编制、测试完成的，主要包括定时、存储、数值转换、数据显示几个部分。
其中对小于lkHz 的频率 带通滤波器：
对于低通滤波器的设计，电容一般选取1000pF ，对于高通滤波器的设计，电容一般选取0.1uF ，然后根据公式R=1/2Πfc 计算得出与电容相组合的电阻值，即得到此图中R2、R6和R7，为了消除运放的失调电流造成的误差，尽量是运放同相输入端与反向输入端对地的直流电阻基本相等，同时巴特沃斯滤波器阶数与增益有一定的关系（见表1），根据这两个条件可以列出两个等式：
30=R4*R5/(R4+R5)，R5=R4(A-1),36=R8*R9/(R8+R9)，R8=R9(A-1)由此可以解出R4、R5、R8、R9，原则是根据现实情况稍调整电阻值保持在一定限度内即可，不要相差太大，注意频率不要超过运放的标定频率。
三、理论分析与计算
3.1.误差计算
本设计采用组合测频法，其误差主要来自于计数误差，测周法及测频法
对测频的影响分析如下：
⑴测频法计数误差分析：设被测信号的频率0f ，时间τ内检测到N 个周期信号，则τN f =0（3-1） 计数误差对测频误差的影响可由对（2-1）式求N 的微分得出
N dN
f df x x =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=11δ （3-2）
由产生计数误差的原因可知，对于N dN 部分,无论计时时间长短,计数法测频总存在1个单位的量化误差，即计数误差dN 为±1，所以N 11±=δ（3-3）又因为τx f N =，所以τ
δx f 11±=因为根据题目要求测1Hz-1MHz 频的正弦波，误差要求小于0.1%。
而当我们输入1000Hz 以上频率时，采用直接测频法，误差就会大于0.1%。
所以要用测周期法来间接得出频率。
⑵测周期时计数误差的影响：用测周期法测频时，频率计算公式：N
K f T fx x 01==
对其微分得到()()N N dN x f x df 111±==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=δ（3-4） 又x f K f N 0=，所以K
f f x 01±=δ（3-5)N dN 为量化误差。
待测信号的周期测量值通过浮点数数学运算变换成频率值,这时的误差来源于浮点数数学运算和数制之间的转换所带来的误差。
四、系统软件设计
4.1.软件程序设计特色
采用组合测频率，低频时采用测周法，高频时采用直接测频法。
低频时,利用T1对信号的一个周期进行计数（cnt ），利用PI/O 口的对电平跳变沿敏感并产生中断来确定信号的周期长度，设T1的时钟为T,则信号的频率f=1/(cnt.T)；高频时，T0为计数模式，T1采用定时模式，T1定时为2秒，将信号作为T0的外部输入时钟，T0在T1的2秒时间内对信号周期进行计数（cnt ）,信号频率f=cnt/2。
4.2.程序流程图
如附件图3所示：
五、系统仪器
六、设计遇到的问题及解决方案
6.1硬件部分
在设计波形变换电路时，选用迟滞比较器、施密特触发器和过零比较器这三种电路中哪一种来实现波形转换，有些不确定。
但是经过逐次仿真来验证，最后选用由LMV393组成的过零比较器。
6.2软件部分
开始使用测频法，高频时较精确，但低频时误差较大。
后来采用组合法测频，即低频时采用直接测量信号周期，频率较高时采用测频法，提高了测量精度。
七、总结
本设计以MSP430G2553为测量控制核心，以LMV393作为外围波形转换电路，将输入正弦波转换为方波，然后再由MSP430G2553单片机进行定时1s 内，计产生方波的个数。