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简易网络导纳分析仪报告

简易网络导纳分析仪

指导老师:田裕康

队员及年级:张志毅涂思聪王峣(2007级)

学校及院系:武汉科技学院电子信息工程学院

摘要

该系统以c8051f020单片机为控制和数据处理核心，由导纳模测量模

块、导纳角测量模块、负载网络以及人机接口模块组成。将信号发生器产

生的正弦信号输入到负载网络，取测量信号输入到以真有效值转换集成芯

片AD637为核心的电压和电流测量电路构成的导纳模测量模块中进行模

值测量。导纳角测量模块是将LM311构建成具有迟滞特性的过零比较器，

将输入信号和从导纳模测量模块中取出的一组信号分别经过迟滞比较整

形为方波再经鉴相器后由单片机计数以得到导纳角。把上述测量结果经单

片机处理后用液晶显示，人机交互界面友好，达到了较好的性能指标。

关键字

C8051f020单片机、导纳模、导纳角、AD637、网络导纳分析仪

Abstract

ThissystemisbuiltuponthecoreofC8051f020microcontroller(MCU),consistingofthefollowingfunctionalunits:theconductancemodulemeasuringunit,theconductancephasemeasuringunit,theloadnetworkaswellastheman-machineinterfaceunit.Thesinesignal,whichisproducedby

thefunctiongenerator,drivestheloadnetwork.TheconductancemodulemeasuringunitiscomposedofvoltageandcurrentmeasuringunittakingAD637asthecorewherethesignalismeasured.Theconductanceanglemeasuringunittakesagroupofsignalsbothfromthefunctiongeneratorandtheconductancemodulemeasuringunittothezero-crossingdetectorwithhysteresisthatisbuiltbyLM311.ThenthetwosquarewavesproducedbyLM311aresenttothephasedetectorandtheresultiscountedbytheMCUtocalculatetheconductancephase.TheabovemeasurementresultsproducedbytheMCUisshownintheLCD.Thesystemisfriendlyinterfacedandreachesexcellentcapability.

Keywords

C8051f020microcontroller,conductancemodule,conductancephase,AD637,thenetwork’sconductanceanalyzer.

一(方案论证与比较

1.测量和数据处理部分

方案一:基于频域分析的连续傅立叶变换

+?

F(jw)=??f(t)(coswt-jsinwt)dt

-?

+?+?

=??f(t)coswtdt-j??f(t)sinwtdt

-?-?

=Re[Y]-jIm[Y]

根据连续傅立叶变换公式，得到复频域内的电导和电纳

如果采用这个方案还要制作一个90?的移相网络得到cos(wt).,通过模拟乘法器、模

拟低通滤波器和模拟积分电路得到Re[Y]和Im[Y]。但是由于正弦信产生器产生的相对

带宽比较宽，对制作90?移相网络有很高的要求，调试也很烦琐，所以我们放弃次方案。

方案二:基于频域分析的离散傅立叶变换

根据离散傅立叶变换公式，得到复频域的电导和电纳

n=N-1

X(m)=?x(n)*cos(2πnm/N)-jsin(2πnm/N)+

n=0

此方案使用的硬件电路很少，可以由软件实现，但是这样对编程要求和单片机处理

速度都有很高的要求，软件实现有难度。

方案三:直接测量导纳模和导纳角测量流过一