音频频率数字扫频仪TMS320F2808设计PROTEL硬件原理图PCB+设计论文文档资料 硬件采用

音频频率数字扫频仪TMS320F2808设计PROTEL硬件原理图PCB+设计论文文档资料,硬件采用PROTEL设计，包括均衡器和扫描仪2个PCB文件及完整的原理文件，

摘  要：本数字扫频仪采用TMS320F2808DSP芯片作为核心器件，实现了命题中的全部技术指标。本设计在不使用DAC与DDS芯片的情况下，根据DDS芯片的原理利用F2808芯片在软件上实现了DDS的功能，产生了步进小于1.5Hz的扫频信号。带阻网络采用Sallen-Key有源滤波器结构，使陷波中心频率的衰减大于10dB(以10KHz为基准)。为了充分发挥F2808的软件资源，本设计未使用硬件峰值检波电路而是直接对带阻网络输出信号进行高速采样，实现了对幅频特性的精确测量。在显示模块中，按照约定的协议令F2808的SCI和PC进行通信，在PC端利用Labview软件开发了友好的显示界面，可方便对被测带阻网络的幅频特性信息进行处理、显示、存储和波形的打印输出。系统测试结果表明本设计方案是可行的、精确的。此外，本论文详述了均衡算法，计算出了算法中的关键参数并对算法的实时运算量进行了分析。

关键词： 音频频率 数字扫频仪 DSP 均衡算法 实时处理

1. 引言

频率特性是一个网络性能最直观的反映。扫频仪也称频率特性测试仪，用于测量网络的幅频特性和相频特性，它可根据频率特性的测量原理进行设计制作，是一种快速、简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，可广泛应用于电子工程等领域。由于模拟式扫频仪价格昂贵，不能对测得的数据进行处理，更不能打印网络的频率响应曲线，给使用带来诸多不便。为此，设计数字式扫频仪极具现实意义。

TI公司的DSP以其运行速度快，运算精度高，动态范围宽等诸多特点风靡于世，受到广大电子工程师的青睐，成为了电子设备中首选的核心器件。本团队的设计基于TMS320F2808DSP平台，完成了扫频仪的设计、制作及测试。

2. 扫频系统指标

本设计完成了题目中提出的所有要求，并在此基础上进行了扩展。本设计不仅实现了扫频信号的产生、带阻网络的设计、幅频特性的测试和显示，还可以存储测试数据、打印幅频特性曲线。现将题目的要求指标和本设计所达到的各项指标在表1中进行比较。

表 1     各项指标对照表

基本点 要求 要求指标 本设计达到指标

扫频信号源 扫频信号范围 20～20KHz 19～20.86KHz

扫频步进 <10Hz ≤1.5Hz

输出信号幅度 0~3V 0.85V

输出电阻 600 600

带阻网络 最大衰减 ≥10dB 18dB

幅频特性测试 输入电阻 600 600

幅频特性误差 — ≤3.51%

幅频特性显示 显示方式 PC或示波器显示 PC显示

注：1、表1中的幅频特性误差是以国泰电子数字扫频仪SA1005A的测量结果为基准的；

2、 本设计采用TMS320F2808作为处理器，采用OPA2354作为运算放大器，采用TPS73hd318作为电源管理芯片，未使用外部ADC、DAC及DDS芯片，使用的器件均符合器件要求。

3. 扫频系统方案

3.1扫频仪原理

现在较常用的数字扫频仪的设计方主要有以下两种方案。

方案一：设计一个信号发生器，产生幅度恒定的扫频信号，并把产生的正弦信号作为激励加到被测网络上，然后在网络输出端测出不同频率下的信号幅值，将所测得的幅值与信号源的幅值相除，便得到了幅频特性。该方法是手工方法的数字化，其要点是需产生扫频信号，并测得带阻网络输出端不同频率下信号的幅值。

方案二：与方案一类似，但是不直接测出不同频率下信号的幅值，而是分别对带阻网络的输入、输出信号做FFT变换接着将对应频率成分处的幅值相除。该方案的要点是对输入、输出信号做精确的FFT变换。

方案一简单直观，物理概念清晰，性能稳定，而方案二的计算量较大，故本设计采用方案一。

3.2扫频信号的产生

方案一：直接频率合成。它是最早的频率方法，是使基准信号通过脉冲形成电路来产生具有丰富谐波的窄脉冲，随后通过混频、分频、倍频、滤波等步骤，进行频率变换与组合，以产生我们需要的大量离散频率。直接频率合成能实现快速频率变换、几乎任意高的频率分辨率、低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但是直接频率合成技术需要较多的硬件设备，不仅增大了频率合成器的体积和重量，而且输出的谐波、噪声及寄生频率都难以抑制。这种方法已不再多用。也不适合测试仪器集成化、数字化，小型化、低功耗的发展趋势，因此本系统不采用这种方法。

方案二：锁相环路合成。锁相频率合成是应用锁相环路（PLL）的频率合成方法，常称为间接频率合成，主要由锁相环路和压控振荡器组成。压控振荡器的输出信号与基准信号的谐波在鉴相器里进行相位比较，当振荡频率调整到接近于基准信号的某次谐波频率时，环路就能自动地把振荡频率锁到这个