便携式信号发生与检测装置的设计

路模块介绍：
在模拟信号检测尤其是针对小信号甚至微弱信号的检测方面，程控放大器起着重要的作用，由于A／D转换器的转换精度有所限制，当被测信号的幅度很小以至于不能被A／D转换器所识别，就需要先对信号进行放大处理再输入A／D转换模块采样，但是被测信号的幅度有一定的变化范围。以本系统为例，其正常能够检测的信号幅度在10 mV～8 V之间，考虑到在前端还要经历2倍的衰减，那么进入A／D的电压范围为5 mV～4 V，有一定的动态范围，所需放大器的放大倍数也必须是可变的，以适应不同被测信号频率，这里就要使用程控放大器，程控放大电路如图3所示。本次设计中选择了PGA207和PGA206四片组合的设计方案，其理论放大倍数最高可达6 400倍。

A／D转换电路(见图4)主要由LT6350和LTC2393-16两个芯片组成，其中LTC2393-16为A／D转换芯片而LT6350为LTC2393-16的驱动芯片，经过程控放大器的单端正弦波信号通过转接口接入LT6350的输入端。

整形电路也可以理解为波形转换电路，其主要作用是将被测的正弦波信号经过比较器与地比较，产生方波信号进入处理器，处理器对输入的方波信号上升沿或下降沿计数以达到实现频率检测的目的。如图5所示。

3 结语
信号发生与检测装置的软件设计，均采用C语言为设计语言完成全部的控制与算法设计。以AD9851和AT89S51为核心的信号发生装置与以STM32为核心的信号检测装置不但减少了复杂模拟电路的数值计算，同时在性能与功能上也不逊色于传统的设计方案。经过测试信号发生和信号检测装置基本达到了预期的设计目标(信号发生器输出与信号检测装置范围幅度：1 mV～10 V频率；0 Hz～30 MHz)，实现了对包括正弦波、方波、三角波等信号的发生与检测。同时在两者各自的液晶显示屏上能够显示当前输出／输入信号的波形、幅度等信息，并且信号检测装置依靠其内置芯片STM32的各种算法处理能够实时地显示当前被测信号原始波形，两者均采用触屏操作都具有良好的人机界面。