更好、更快的開環(huán)增益測試方法

　　利用對數(shù)放大器的25 mV/dB的轉(zhuǎn)換增益：
　(10)
　　利用等式1，并使用兩個AD8307對數(shù)放大器來測量輸出和輸入，再計算出兩者之差，就是一種非常容易的增益測試方法。
　(11)
　　AD8307固有的0 dB輸出大約為2.0 V。但是，當(dāng)把輸出計算為兩個對數(shù)放大器輸出之間的差值時，這些(在校準(zhǔn)時的)常量就會從等式中消除。

　　有許多種方法得到這個差值，從使用非常方便的儀表放大器，比如AD625 或AD627，到使用分離的多運(yùn)放的方法，或者在轉(zhuǎn)換成數(shù)字量之后使用軟件的方法，這里可以使用AD7994多通道ADC。如果想得到最好的精度，設(shè)計者必須進(jìn)行校準(zhǔn)，以消除器件之間的增益和失調(diào)誤差。在Analog Devices網(wǎng)站上給出的技術(shù)說明書提供了這些信息，同時還給出與頻率相關(guān)問題的極好的提示。

　　上面提到的AD5932直接數(shù)字頻率合成器是一種簡單的、可編程的和數(shù)字控制的波形發(fā)生器。用戶只要使用幾個簡單的命令就可以生成各種正弦波，比如，構(gòu)成一個完整的頻率和相位特性曲線。雖然AD5932沒有I2C接口，但一個連接在I2C總線上的GPIO器件可以執(zhí)行位操作，以模仿所需的接口功能。在配置完成之后，只要對GPIO器件執(zhí)行一次寫操作，就可以使輸出頻率遞增。

　　AD5932的輸出峰峰值是580 mV，當(dāng)把這樣一個數(shù)值用作開環(huán)增益測量的輸入時，在大多數(shù)情況下是太大了。所需的衰減取決于在增益測量時被測器件達(dá)到規(guī)定的輸出電壓所需的恰當(dāng)?shù)妮斎腚娖健Ｈ绻斎胄盘柼?，那么，輸出將會失真，甚至于被鉗位，因而得出錯誤的測量結(jié)果。如果信號太小，那么，失調(diào)誤差和噪聲將會占據(jù)輸出波形中的主要成分，因而產(chǎn)生問題。一個典型的信號是從10 mV開始，然后增加幅度以產(chǎn)生規(guī)定的器件輸出值，或者使輸出增加到不產(chǎn)生鉗位或失真的可能最大值，因?yàn)槭д媸菚饻y量誤差的。

　　在把各個電路模塊如圖4那樣連接起來之后，你就可以驗(yàn)證(或校準(zhǔn))它的性能，首先使用一個單位增益放大器，然后使用一個增益等于10的放大器，來代替被測器件。圖5是一個測試實(shí)例，它表示了單位增益和增益等于10，實(shí)際上大約高出1 dB，而變化范圍很好地保持在±1 dB以內(nèi)。
　
圖5  為了驗(yàn)證性能而進(jìn)行增益校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的實(shí)例?？梢钥闯觯?dāng)設(shè)置為20dB時的未校準(zhǔn)超額增益為+1 dB。
　
圖6 波特圖的數(shù)據(jù)中包含了新 (藍(lán)色)數(shù)據(jù)和舊 (綠色)數(shù)據(jù)。圖中可以看出傳統(tǒng)系統(tǒng)中的“采樣噪聲”。

　　作為另一個例子，一旦我們對這一技術(shù)有信心之后，我們就可以對一個已知特性的樣品器件進(jìn)行測試。圖6是一個典型的結(jié)果，重疊于前面采集到的數(shù)據(jù)之上，以驗(yàn)證這個方法與已經(jīng)描述過的那個方法的測試精度。測試的結(jié)果顯示了一個大約±0.5 dB的誤差，表明新系統(tǒng)具有相同的測試性能，但具有低得多的噪聲和更快的穩(wěn)定時間。

設(shè)備

　　1.National Instruments 公司的Cardbus GPIB適配器
　　2.Tektronix TDS3032B，帶有GPIB接口
　　3.Tektronix AFG320，帶有GPIB接口

　　相關(guān)性看來很好，而且看不出在以前方法中很大的偏離。完成每一次測試所用的時間在35秒以內(nèi)，這幾乎是6000%的改善。除此之外，這個設(shè)計的簡單性可以使它容易地用于嵌入式系統(tǒng)，因?yàn)榇蟛糠值臄?shù)學(xué)運(yùn)算是用對數(shù)放大器完成的。一個聰明的設(shè)計者也可以構(gòu)成一個相位測量設(shè)備，從而把這個系統(tǒng)變換成一個真正的波特圖繪圖儀。此外，對于高頻應(yīng)用，有一個解決方案，就是使用實(shí)現(xiàn)增益與相位測量的單片AD8302對數(shù)放大器。