本文關(guān)鍵詞：高精度相位計(jì)及其GPIB接口的研究與設(shè)計(jì)

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【摘要】：本課題是以與天津市中環(huán)電子儀器有限公司合作的橫向課題“高精度寬帶相位計(jì)的研制”為背景。相位差測(cè)量技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)深入到眾多領(lǐng)域，尤其是在電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化，智能控制、航空電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)專用于相位差測(cè)量的相位計(jì)比較少見，而且普遍存在對(duì)被測(cè)信號(hào)幅度和頻率要求過(guò)高、反應(yīng)時(shí)間慢、顯示精度較低等問題，本文正是基于以上幾點(diǎn)問題，設(shè)計(jì)出了一款高性能的高精度相位計(jì)。本文的主要工作分為以下四個(gè)方面： 1、相位測(cè)量方法的研究。本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外的相位測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了深入分析，詳細(xì)介紹和分析了示波器觀察法、數(shù)字化測(cè)量相位差及過(guò)零鑒相法三種典型的相位測(cè)量方法，并最終選擇過(guò)零鑒相法作為相位計(jì)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。 2、自動(dòng)換程電路的設(shè)計(jì)。自動(dòng)換程電路主要包括衰減網(wǎng)絡(luò)、放大電路、電平幅值檢測(cè)電路和邏輯控制電路四個(gè)模塊，該電路采用循環(huán)計(jì)數(shù)法的原理，通過(guò)控制繼電器的開關(guān)閉合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)不同程度的放大和衰減，有效地保護(hù)了整個(gè)相位計(jì)系統(tǒng)。 3、過(guò)零鑒相法的硬件實(shí)現(xiàn)。根據(jù)相位計(jì)系統(tǒng)的工作流程，整個(gè)系統(tǒng)電路分為整形電路、鑒相電路、方波轉(zhuǎn)電壓電路、A/D電路、測(cè)頻電路以及顯示電路等幾個(gè)部分。整形電路的作用是將輸入的正弦信號(hào)整形為方波信號(hào)，鑒相電路和方波轉(zhuǎn)電壓電路將兩路被測(cè)信號(hào)之間的相位差轉(zhuǎn)換成直流電壓，此電壓值與相位差成一定的比例關(guān)系。測(cè)頻電路同步直觀地顯示了當(dāng)前輸入被測(cè)信號(hào)的頻率。 4、GPIB接口的設(shè)計(jì)。為相位計(jì)配置可程控的GPIB接口，滿足了高精度相位計(jì)的智能化需求。本文首先對(duì)GPIB總線和IEEE488協(xié)議作了簡(jiǎn)要闡述，著重介紹了GPIB總線數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制和十大接口功能。通過(guò)微控制器STC89S52對(duì)GPIB專用芯片NAT9914內(nèi)部寄存器的訪問，實(shí)現(xiàn)了高精度相位計(jì)的聽、講和串行查詢等接口功能，滿足了相位計(jì)與程控計(jì)算機(jī)之間的通信需求。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的高精度相位計(jì)輸入信號(hào)幅度可達(dá)320V，帶寬為5MHz，，相位分辨率為0.1°，低頻段相位測(cè)量精度能夠達(dá)到0.1°，GPIB接口具有良好的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸能力。
【關(guān)鍵詞】：相位計(jì) 過(guò)零鑒相 自動(dòng)換程 GPIB總線 NAT9914
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP334.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題的研究背景和意義10-11
• 1.2 相位測(cè)量技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容14-15
• 第二章 相位測(cè)量技術(shù)及 GPIB 接口基本原理15-24
• 2.1 相位的基本概念15
• 2.2 相位測(cè)量的基本原理和方法15-18
• 2.2.1 示波器觀察法15-16
• 2.2.2 數(shù)字化測(cè)量相位差16-17
• 2.2.3 過(guò)零鑒相法17-18
• 2.3 GPIB 接口通信原理概述18-23
• 2.3.1 GPIB 總線概述19-21
• 2.3.2 三線互鎖傳輸機(jī)制21
• 2.3.3 GPIB 地址協(xié)議21-22
• 2.3.4 GPIB 接口功能22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 高精度相位計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)24-46
• 3.1 信號(hào)調(diào)理電路24-31
• 3.1.1 衰減網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)25-26
• 3.1.2 放大電路26-27
• 3.1.3 電平幅值檢測(cè)電路27-28
• 3.1.4 邏輯控制電路28-31
• 3.2 整形電路31-32
• 3.3 鑒相電路32-33
• 3.4 方波轉(zhuǎn)電壓電路33-34
• 3.5 A/D 電路34-38
• 3.5.1 ICL7135 介紹35-36
• 3.5.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)36-37
• 3.5.3 串行訪問 A/D 的軟件設(shè)計(jì)37-38
• 3.6 測(cè)頻模塊38-41
• 3.6.4 ICM7216 介紹38-40
• 3.6.5 測(cè)頻電路的設(shè)計(jì)40-41
• 3.7 電源設(shè)計(jì)41-42
• 3.8 相位計(jì)調(diào)試結(jié)果42-45
• 3.9 本章小結(jié)45-46
• 第四章 GPIB 接口設(shè)計(jì)46-59
• 4.1 GPIB 接口實(shí)現(xiàn)方案選擇46-47
• 4.1.1 FPGA 或 CPLD 實(shí)現(xiàn) GPIB 接口功能46
• 4.1.2 GPIB 接口專用芯片實(shí)現(xiàn)接口功能46-47
• 4.2 NAT9914 工作原理47-49
• 4.3 GPIB 接口硬件電路設(shè)計(jì)49-52
• 4.4 GPIB 接口軟件設(shè)計(jì)52-57
• 4.4.1 NAT9914 芯片初始化52-54
• 4.4.2 GPIB 接口功能的實(shí)現(xiàn)54-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-60
• 5.1 總結(jié)59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明63-64
• 致謝64-65

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：981823