2021年电赛仪器仪表类重难点

文章目录

1、锁相环是啥呢？
- Q1：啥是鉴相器？
2、分频器
3、74LS161分配器
4、74LS00与非门和74LS151数据选择器
5、基于单片机的数字频率计设计
6、74LS163分频计数器
7、TI信号链
8、FFT
9、DDS
10、开关电源、线性电源低噪声、信号放大（第一级：低噪声，末级：功率放大器）、无源滤波、信号检测
11、AD9854与51单片机无波形产生，为哈子？？？
12、32和51的学习板可以用吗？
13、放大整形电路仿真图
14、对于高频段的频率测量会闪烁这个问题怎么解决
15、LM7805
16、变压器
17、要求中的被测信号的有效电压怎么办？
18、如何满足设计要求中的测量频率范围1Hz~10MHz？
19、AD8367

1、锁相环是啥呢？

锁相环通常由鉴相器（PD，Phase Detector）、滤波器（LF，Loop Filter）和压控振荡器（VCO，Voltage Controlled Oscillator）3部分组成前向通路，由分频器组成频率相位的反馈通路。

Q1：啥是鉴相器？

我们刚开始学车的时候，在道路上开车，眼睛就好像一个鉴相器，负责发现车行驶的方向（反馈）和前方的路（输入）是否有差别，把差别输入大脑进行判断，然后指挥双手旋转方向盘，旋转方向盘的动作转换成车的行驶方向。我们通过这么一个闭环过程不断地调节方向盘，保证车行驶在正道上。

锁相环的工作原理是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出，
经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制，
再通过反馈通路把振荡器输出信号的频率、相位反馈到鉴相器。
锁相环在工作过程中，当输出信号的频率成比例地反映输入信号的频率时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，这样输出电压与输入电压的相位就被锁住了。

锁相环是指一种电路或者模块，它用于在通信的接收机中，其作用是对接收到的信号进行处理，并从其中提取某个时钟的相位信息。
或者说，对于接收到的信号，仿制一个时钟信号，使得这两个信号从某种角度来看是同步的（或者说，相干的）。由于锁定情形下（即完成捕捉后），该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差，所以很形象地称其为锁相器。

2、分频器

模拟分频器是音箱内的一种电路装置，用以将输入的模拟音频信号分离成高音、中音、低音等不同部分，然后分别送入相应的高、中、低音喇叭单元中重放。
之所以这样做，是因为任何单一的喇叭都不可能完美的将声音的各个频段完整的重放出来。

正弦分频器有两种实现方法：利用频率占据现象实现分频的占据分频器和利用正反馈原理实现分频的再生分频器。

3、74LS161分配器

74HC161和74LS161都是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器，74HC161是CMOS型，74LS161是TTL型。它可以灵活的运用在各种数字电路，以及单片机系统中实现分频器等很多重要的功能。

74hc161的主要功能如下：
——异步清零功能：当CLR的反为零时，不论有无时钟脉冲CLK和其他信号输入，计数器被清零，即Qd~Qa都为0。
——同步并行置数功能：当CLR的反=1，LOAD的反=0时，在输入时钟脉冲CLK上升沿的作用下，并行输入的数据dcba被置入计数器，即Qd~Qa=dcba。
——计数功能：当LOAD的反=CLR的反=ENP=ENT=1，当CLK端输入计数脉冲时，计数器进行二进制加法计数
——保持功能：当LOAD的反=CLR的反=1时，且ENP和ENT中有”0“时，则计数器保持原来状态不变。

4、74LS00与非门和74LS151数据选择器

74ls00为四组2输入端与非门（正逻辑），共有54/7400、54/74H00、54/74S00、54/74LS00。
74LS151数据选择器

5、基于单片机的数字频率计设计

系统硬件主要包括整形电路(由74LSO0斯密特触发器组成)，分频器74LS161、多路选择器74LS151、与非门74LSO0组成的分频模块，控制电路（由AT89C52单片机组成)，LED数码管和显示电路。能根据输入信号自动切换量程，可以测量方波、三角波及正弦波等多种波。
频率计总体方案

6、74LS163分频计数器

74LS163是(模16)四位二进制同步计数器。该计数器能同步并行预置数据，同步清零，具有清零、置数、计数和保持四种功能，并且具有进位信号输出，可串接计数使用。

7、TI信号链

TI信号链专栏

8、FFT

FFT是一种DFT的高效算法，称为快速傅立叶变换（fast Fourier transform）。傅里叶变换是时域一频域变换分析中最基本的方法之一。在数字处理领域应用的离散傅里叶变换(DFT：Discrete Fourier Transform)是许多数字信号处理方法的基础。
FFT原理

9、DDS

DDS信号发生器采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis，简称DDS)技术，把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。采用这种方法设计的信号源可工作于调制状态，可对输出电平进行调节，也可输出各种波形。

10、开关电源、线性电源低噪声、信号放大（第一级：低噪声，末级：功率放大器）、无源滤波、信号检测

——开关模式电源（Switch Mode Power Supply，简称SMPS），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源（例如市电）或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
——线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电路进行稳压。
——低噪声放大器顾名思义就是噪声系数很低的放大器（知识点：我们在为了衡量某一线性电路(如放大器)或一系统(如接收机)的噪声特性的时候，通常需要引入一个衡量电路或系统内部噪声大小的量度，只有当我们有了这种量度才可以比较不同电路噪声性能的好坏，也可以据此进行测量，噪声系数是放大器的噪声性能的一个参量）低噪声放大器的使用场景一般是用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路，之所以会有低噪声放大器这种设备的出现，是大神们发现，在生活中某些放大微弱信号的场合，某些放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，人们希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比，所以就有人研制出来了低噪声放大器。

——功率放大器就是“功放”，统指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。如果你是音响老烧，那么对“功放”这词肯定很熟，因为功放某种程度上决定着你买的音响音质的好坏。

11、AD9854与51单片机无波形产生，为哈子？？？

——检查复位了没有
——供电方式是否有误
——AD9854有没有坏？能否产生信号？
——示波器能否显示波形，重启试试，或者换一台示波器

12、32和51的学习板可以用吗？

只能用最小系统板，学习板不行

13、放大整形电路仿真图

14、对于高频段的频率测量会闪烁这个问题怎么解决

15、LM7805

LM7805是三端稳压集成电路，电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的LM78&TImes;&TImes;系列和负电压输出的LM79&Tlmes;&TImes;系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地湍和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有LM9013样子的TO-92封装。

16、变压器

变压器是一种静止的电气设备,它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗、安全隔离等。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势。此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应变换电压、电流和阻抗的器件。

17、要求中的被测信号的有效电压怎么办？

以下是15年中数字频率计的要求

可以在比较器前加了一个AD603高速运放用来实现信号放大功能，放大后的信号经由74HC14将正弦波转换成方波。

18、如何满足设计要求中的测量频率范围1Hz~10MHz？

在单片机前端入了一个分频计数器，该计数器采用74LS163芯片，最大分频数为16频，能相对较好地实现要设计求。

19、AD8367

AD8367由可变衰减器、固定增益放大器和律方根检波器组成。它的输入级是总衰减量为45dB的可变衰减器，其中包含一个200Ω单端梯形电阻网络和一个高斯内插器。该电阻网络由每级衰减量为5dB的9级衰减网络组成，并可由高斯内插器选择衰减因子，每级梯形网络以固定的分贝数衰减输入信号。当衰减量不是5dB的整数倍时，在控制电压的作用下，相邻两个衰减节点均会导通，通过离散节点衰减的加权平均值来获得与控制电压相对应的衰减量，并以这种方式获得平滑、单调的衰减特性。它在大于40dB的增益控制范围内，工作频率为200MHz时，可提供优于±0．5dB的线性误差，而在400MHz时可提供优于±1dB的线性误差。