Автоматизированная система измерения амплитудных и амплитудно-частотных характеристик усилителей

.

Пусть Δt_К = 200 нс, Δt_В = 100 нс, у выбранного АЦП Δt_ЦАП = 400 нс, тогда длительность ввода информации в ЭВМ не должна превышать:

мкс.

Для обеспечения погрешности 0,1% необходимо выполнить условие:

.

Разрядность ЦАП определяется необходимой разрядностью микроконтроллера на формирование испытательного сигнала. Разрядность находится исходя из дискретности установки частоты и формирования амплитуды в заданном диапазоне.

Выберем N = 12.

Максимальная частота  имитируемого сигнала равна 10 кГц. Поэтому частоту среза фильтра нижних частот можно задать 11 кГц.

Погрешность восстановления аналогового сигнала зависит  от применяемой интерполяции при  восстановлении сигнала. Если рассматривать  в качестве идеального фильтра ФНЧ, то, например, фильтр Баттеворта по эффективности приближается к устройствам, осуществляющим линейную интерполяцию, особенно с ростом порядка фильтра.

Относительный квадрат ошибки восстановления для интерполирующих  фильтров рассчитывается по формуле:

,

где f_max – максимальная частота в спектре сигнала; m – порядок фильтра; T – период коммутации (время выборки Δt_В или шаг дискретизации).

На практике для уменьшения погрешности  восстановления шаг дискретизации  (время выборки) выбирают из соотношения

Δt_В=1/(k2f_max),

причем k=5¸10.

При T = 10 мкс и m = 3 получим, что .

 

Выбор аппаратной части

Выбор микроконтроллера будем  производить исходя из полученных требований:

1. наличие 12-разрядного АЦП
2. наличие 12-разрядного ЦАП
3. наличие внешнего интерфейса
4. возможность подключения или наличие 16-битного регистра памяти
5. Общее количество программируемых выходов >10

Поиск будем проводить  на сайте производителей. Под наши условия (и даже с запасом) подходит MSP430F2619S-HT фирмы Texas Instruments [6]

Рис. 3

Low Supply Voltage Range 1.8 V to 3.6 V

• Ultralow-Power Consumption
• Active Mode: 365 µA at 1 MHz, 2.2 V
• Standby Mode (VLO): 0.5 µA
• Off Mode (RAM Retention): 0.1 µA
• Wake-Up From Standby Mode in Less than 1 µs
• 16-Bit RISC Architecture, 62.5-ns Instruction Cycle Time
• Three-Channel Internal DMA
• 12-Bit Analog-to-Digital (A/D) Converter With Internal  
  Reference, Sample-and-Hold, and Autoscan Feature
• Dual 12-Bit Digital-to-Analog (D/A) Converters With  
  Synchronization
• 16-Bit Timer_A With Three Capture/Compare Registers
• 16-Bit Timer_B With Seven Capture/Compare-With-Shadow  
  Registers
• On-Chip Comparator
• Four Universal Serial Communication Interfaces (USCIs)
• USCI_A0 and USCI_A1
• Enhanced UART Supporting Auto-Baud-Rate Detection (LIN)
• IrDA Encoder and Decoder
• Synchronous SPI
• USCI_B0 and USCI_B1
• I²C™
• Synchronous SPI
• Supply Voltage Supervisor/Monitor With Programmable Level Detection
• Brownout Detector
• Bootstrap Loader
• Serial Onboard Programming, No External Programming Voltage Needed  
  Programmable Code Protection by Security Fuse
• MSP430F2619S  
  120 kB + 256 B Flash Memory, 4 kB RAM
• Available in 64-Pin QFP and KDG Packages
• For Complete Module Descriptions, Refer to the MSP430x2xx  
  Family User’s Guide (SLAU144)
• APPLICATIONS
• Controlled Baseline
• One Assembly/Test Site
• One Fabrication Site
• Extended Product Life Cycle
• Extended Product-Change Notification
• Product Traceability
• Texas Instruments high temperature products utilize highly optimized silicon (die)  
  solutions with design and process enhancements to maximize performance over extended  
  temperatures.

Список литературы

1. Кудреватых Е.Ф.  «Общие принципы измерения характеристик электронных устройств» URL: http://kipinfo.ru/info/stati/?id=11 .
2. Мирский Г.Я. Электронные измерения: 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1986. – 440 с., ил. ББК 32.842, УДК 621.317.3(024).
3. Википедия URL: http://ru.wikipedia.org/
4. Проектирование автоматизированных систем измерения, контроля и управления РЭС: Учебное пособие. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 1999. 40 с. УДК 681.518.3
5. Texas Instruments, URL: http://www.ti.com/