基于AD9854和FPGA的频率特性测试仪
编者按： 摘要：基于零中频正交解调原理的频率特性测试仪，用于检测被测网络的幅频特性和相频特性。系统采用集成数字直接频率合成器AD9854产生双路恒幅正交余弦信号，作为扫频信号源，以FPGA为控制核心和运算平台，结合滤波器、放大器、混频器及ADC电路，实现对双端口网络在1-40MHz频率范围内频率特性的点频和扫频测量，并在LCD屏上实时显示相频特性曲线和幅频特性曲线。 引言 AD9854数字合成器是高度集成的器件，它采用先进的DDS技术，片内整合了两路高速、高性能正交D/A转换器，在高稳定度时钟的驱动
2.3 混频器
混频器选用AD835，AD835是ADI公司生产的一款电压输出四象乘法器，噪声系数为50nV/√Hz ，-3dB输出带宽为250MHz。输入信号满量程为±1V，低阻抗输出电压最高可达±2.5V。AD835具有出众的速度性能，小信号上升时间为1ns。信号由运放OPA847缓冲放大后输入乘法器AD835，输出信号由RC滤波后得到直流分量由低噪声低失调运放OPA277放大输出。单路混频电路如图3所示。
2.4 低通滤波器
混频器的输出信号包含一个高频信号和一个直流信号分量，因此一个简单的RC低通滤波器就可以达到滤除高频信号保留直流分量的效果。设计的滤波器截止频率为1kHz，后接一级直流放大器，将信号放大至合适大小，以便提高ADC的采集精度。
2.5 ADC设计
AD采集的信号为双极性，且信号幅度跨度大，这对ADC精度要求较高。系统选用16位ADS7813实现。ADS7813是串行AD，其SINAD=85dB，ENOB(有效位)=(SINAD-1.76)/6.02 ，计算得有效位为13.8，适合精确测量直流电压，在选择测量范围为±3.333V时，理论上精度为0.4mV。驱动ADS7813的运放为OPA277，其带内电压噪声为8nV/√Hz ，噪声比较小，不会降低AD的测量精度。ADS7813是SAR型ADC，在采样瞬间有一个很大的电荷注入，会对前级运放造成影响，导致输出不稳。为避免影响，可在运放与AD之间加入一个RC节，AD采样期间，电容可以保持信号稳定，电阻可以隔离运放与后级电容。电路如图4所示。
2.6 待测网络设计
设计并制作了一个RLC串联谐振网络，中心频率为20MHz，有载品质因数为4。如图3所示，回路电流为
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