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基于LabVIEW的放大器自动测量系统的实现

来源:电子设计信息网/作者:赵云娣 严国萍 游超?? 2007年07月04日 ?? 收藏0

  多路前置放大器用于将红外探测器输出的电流信号转换成电压信号,并对信号进行放大、滤波、求和,输出送至后续电路,对信号和干扰进行处理. 多路前置放大器的性能直接影响到后续处理的效果. 本研究开发了基于LabVIEW 平台的多路前置放大器的自动测量系统,可实现多路放大器技术指标的全部自动测量或选项测量.

  1  系统功能及组成

  1. 1  系统功能

  系统能自动测量前置放大器输出信号的电压、增益、带宽、噪声、失真、串扰、跨阻等性能指标;也可以选择测量某些性能指标;自动记录和打印测试数据,并判断测得的数据是否合格;具有多种介质存储数据功能;能自动进行测量校准和重新设定指标的参数.

  1. 2  系统组成

  系统由硬件和软件两部分组成. 硬件由测试仪器、工控机、GPIB 接口卡、I/ O 接口卡、可编程控制电路和打印机组成,对放大器的输入、输出信号的频率、电压值和波形进行测量,测量数据通过GPIB 总线由工控机读取和处理;软件由人机界面程序、测量与控制程序和数据处理程序组成,在LabVIEW平台构建虚拟仪器,灵活地将计算机平台、硬件、软件结合起来,组成所需要的特定应用设备,完成放大器各项性能指标的测量和记录,并标记超标数据和打印测量结果

系统组成框图

图1  系统组成框图

  2  系统硬件构成

  a. 测量仪器

  数字万用表:采用Agilent34401A ,其频率范围为3Hz~300 kHz ,基本直流精度为15 ×10 - 6 、分辨率为6. 5 ,在本系统中用于测量交、直流电压、频率.

  数字示波器:采用TDS1002 , 并配接TDS2CMA 通信接口模块,其频率范围为0Hz~60MHz ,采样速率为1Gbit/ s ,垂直分辨率为8bit ,时间基准精度为50 ×10 - 6 ,在系统中用于测量波形和进行FFT 分析.

  任意波形发生器: 采用Agilent33220A ,其频率范围为1μHz~20 MHz ,分辨率为14 bit ,采样速率为50 Mbit/ s ,具有线性和对数扫描功能,扫描速率可在1ms~500s 范围内选择,在系统中用于产生幅度、频率可变的点频信号和扫频信号.3 台仪器均具有GPIB 接口仪器,既可以作为独立的单台仪器使用,也可以构成GPIB 总线虚拟仪器测试系统.

  b. GPIB 接口卡

  采用NI公司生产的PCI-GPIB 接口卡,完成GPIB总线和PCI 总线的连接,实现工控机与测量仪器的通信、控制. 本系统用GPIB 电缆将GPIB 卡、工控机与3 台仪器作星形连接,实时测量多路前置放大器的工作状态. 仪器通过GPIB 接口卡以1000/s 读数的速度将测得的数据送入工控机显示、存储并处理,从而实现一个闭环反馈的自动测量系统. 它扩展了现有仪器的功能,使测量工作变得快捷、简便、精确和高效.

  c. I/ O 接口卡

  采用NI 公司生产的PCI26503 数字I/ O卡,该卡提供了24bit 并行的数字I/ O界面,在系统中用于控制测量端口和测量仪器的转换.

  d. 可编程控制电路板

  自行设计的可编程控制电路板,用于完成被测模块的选择、模块内部各通路及连接方式的选取、向被测产品提供电源和激励信号.

  3  系统软件构成

  软件构成框图如图2 所示. 其中测量与控制部分的功能划分为多个子模块进行设计,提高了软件的可靠性、可维护性和可扩展性.

系统测试程序框图

图2  系统测试程序框图

  A. 人机界面

  用于确定用户类别和各类用户的操作权限.最高为系统管理员的操作权限,包括:开始测试、数据管理、参数修改三大功能. 其中“开始测试”操作包括自动测试和选项测试,选择后可以进行多路放大器模块的测试操作;“数据管理”操作包括测试记录的查询、保存、打印等操作;“参数修改”操作包括芯片的参数指标修改.

  B. 测量与控制部分

  用于完成各项指标的测量. 测控程序分为3类:

  a. 仪器通信子VI ,为每台GPIB 仪器构建通信子VI. 通信子VI 采用VISA 方式和IVI 方式编程实现. VISA 是虚拟仪器软件结构体系(Virtual Inst rument Software Architecture) ,实质是一个I/ O 接口软件库. 采用了VISA 标准,就可以不考虑时间及仪器I/ O 选择项. IVI 是可互换虚拟仪器( Interchangeable Virtual Instrument ) ,其实质是一个以仪器类别划分的仪器驱动程序库,采用IVI 编程可直接调用LabVIEW 工作平台提供的虚拟仪器驱动程序. 本系统对采用传输VISA Session 和IVI Session 参数进行控制.


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放大器? LabVIEW? 自动测量? 虚拟仪器?

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