电子测量与仪器学报 2006年增刊
数字频率特性测试仪在实践中的典型应用
齐京礼
(aS家庄军械
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
学院，050003)
摘要：在模拟电路调试测试中，频率特性测试是非常重要的手段，能够同时测量幅频特性和相频特性的数字频率特性测试
仪在实践中有非常强大的实用价值。本文介绍了用数字频率特性测试仪测试几种有源四端网络的频率特性的方法，包括二阶
有源低通滤波器、二阶有源高通滤波器和直流运放电路的幅频特性和相频特性的分析和测试。从理论上和测试结果对这三种
网络就行了分析对比，经过验证，证明数字频率特性测试仪比原来的模拟扫频仪更实用，更方便，测试结果非常接近理论值，
是各高校无线电、物理、通信、信息及电子技术教学试验和各科研院所科研中非常有用的工具，功能和性能完全超过了模拟
扫频仪。
关键词：数字频率特性测试仪幅频特性相频特性测试应用
ApplicationofDigitalFrequencyCharacteristicAnalyzerinPractice
QiJingli
(OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003，China)
Abstract：Thefrequencycharacteristicmeasurememisakeyapproachinanalogcircuitexperiment,thedigitalfrequency
characteristicanalyzerisveryusefulinpracticeduetoitsabilitytotestamplitude-frequencycharacteristicandphase—frequency
characteristicsimultaneously．Theprocessisintroducedoftestingfrequencycharaeteristieofseveralactivefour-terminalnetwork
usingthedi百talfrequencycharacteristicanalyzer，includetheanalysisandmeasurementoftheamplitude-frequencycharacteristic
andphase-frequencycharacteristicofactivelow-passfilter,activehigh-passfilterandDCoperationalamplifier．Thecharacteristicsof
thesethreenetworksareanalyzedintheoryandcomparedwiththeresults，theconclusionisdrawnthatthedigitalfrequency
characteristicanalyzerismoreusefulandmoreconvenientthantheanalogfrequencycharacteristicanalyzer,themeasurementresults
areveryaccordantwiththetheoreticalvalue．Thedigitalfrequencycharacteristicanalyzerisaverypowerfultoolinexaminationof
radio，physics，communicationandelectricaltechnologyofcollegesandinscientificresearchofinstitutes,thefunctionsand
performancesareexcellentthantheanalogfrequencycharacteristicanalyzer．
Keywords：Digitalfrequencycharacteristicanalyzer,amplitude-frequencycharacteristic,phase-frequencycharacteristic，test,
application． ．
1数字频率特性测试仪的特点
数字频率特性测试仪是采用直接数字合成技
术(DDS)，利用快速数字处理器(DSP)和大规模
可编程逻辑控制器(CPLD)进行控制的全数字电
路频率特性测试仪。特别适用于放大器、有源滤波
器、RC、RL、RLC选频网络等一般有源、无源四
端网络的频率特性测试。它有如下主要特性：
扫频范围宽，且不分频段；
与模拟扫频仪不同，它可以同时测量被测网络
的幅频特性和相频特性，并且有方便的光标读取功
349
能；
增加定向耦合模块，它可以测试网络的S参数。
’数字频率特性测试仪的另一个特点是低频范
围宽。最低频率可以设置为20Hz，幅频特性的保精
度测量下限频率为500Hz，所以可以满足音频范围
的频率特性测试，特别适合于大学实验室的实验教
学。这是其他型号的频率特性测试仪很难做到的。
目前，国内只有SAl000系列的数字频率特性
测试仪，其频段从5MHz一直到300MHz。
2有源四端网络频率特性测试
电子测量与仪器学报 2006年增刊
测试连接如上图。由于数字频率特性测试仪内置检
波电路，因此不需要外置的检波头。
(1)二阶有源低通滤波器频率特性测试
二阶有源低通滤波器电路如图l所示。
图1二阶有源低通滤波器电路
该电路的传递函数为
彳(弘)二五森匹i1面
则幅频特性为
A=
对数幅频特性为
(3)
350
G=2019A=-2019
(4)
由(3)式可知，当f<
>fi时，G趋近于一40lg毒的斜线，
j1
其斜率为．40／10倍频。当f=-fi时。
G划鲋印吣丢一，g丢=-1019等，本
例r11导=5，所以在f=fl点有
G=一10190．8=0．97dB，曲线产生0．97dB的隆起。
将图l中的参数代入(2)式司得
^=————；一=———————i』I_：：：：：：：：=3．559k(Hz)“2积√clc22zc×103√10一7×2x10—8
，^2赢2石丽斋。397鳅(胁)。
电路的特性曲线显示窗如图2所示。图中光标
1所在点的频率值为fI，实测值为3．597kHz。在fl
点的相位为．904。
marker僦翟00鼬
l幅频陴性f自线 光称l
T
＼．
＼．
＼
—’。～ ’‘i＼ 。＼．＼
＼、
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＼ 相频!寺性曲线
＼＼
Start01．0000000KHzGain5．0dB／div
Endl5．0000000I矗王z
图2 二阶有源低通滤波器的特性曲线显示窗
通过显示窗的数据，可以做出如下判断：
l1 该二阶有源低通滤波器幅频特性结果为：
低频最大增益：0dB
转折频率fI：3．597kHz
fl点电路增益：+1．3dB
-3dB频率fc：5．152kHz
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fl点幅度特性：接近极大值
2) 该二阶有源低通滤波器相频特性结果为
最小相位(度)：低频端趋近于0。
最大相位(度)：高频端趋近于--360。
相位超前区间：无
相位滞后区间：全部
fc点相位(度)：一132。单调减
(2)二阶有源高通滤波器频率特性测试
二阶有源高通滤波器电路如图3所示。
图3二阶有源高通滤波器电路
该电路的传递函数为倒班弓蠡l国2尺lR2C2。国尺2C
令
^2丽1
幺=去
则幅频特性为
对数幅频特性为
G=20lgA=-20lg
A=
(5)
(6)
(7)
(8)
35l
由(8)式可知，当f>>fi时，G为幅度趋近于0dB
的水平直线，f<
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
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幅频 特性 由线
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Start16．0000000KtIzGain5．0由吖divEad∞．嗍0I沮z
通过显示窗的数据，可以做出如下判断：
1) 该二阶有源高通滤波器幅频特性结果为：
f：59．7kHz处增益：0．6dB
转折频率f1：39．934kHz
6点电路增益：+1．6dB
．3dB频率f℃：26．439kHz
2) 该二阶有源低通滤波器相频特性结果为
6点幅度特性：接近极大值
最小相位(度)：高频端趋近于0。
最大相位(度)：低频端趋近于360。
相位超前区间：全部
相位滞后区间：无
fc点相位(度)：+115。单调减
电子测量与仪器学报 2006年增刊
(3) 直流运方电路频率特性测试
图5所示电路为直流反相运算放大器。
R2
图5放大倍数等于5的直流反相运算放大器
该电路的放大倍数为
K：一生 (9)
q
输出信号相位为180。，放大倍数等于5，理论增
益应为A=20lgK=20195“14dB。
图5所示电路的增益为14dB，所以设置测试
仪时应将输出增益设置为-40dB，比校准时测试仪
的自动设定值低20dB，相当于被测电路的输入为
67mVp-P，输出为0．335VP．P。
如果不知道被测电路的增益，可一面改变测试
仪的输出增益，一面观察显示窗中的幅频特性曲
线，如果幅频特性曲线与增益变化量做等量的上下
平移，而曲线的形状不产生变形，就说明被测电路
没有产生失真。
特性曲线显示窗如图6所示。
m咄er瞄篮350姗2
Start05．0000000KHzoain10．0dB，div
End05．0000000M田[z
图6直流反相运算放大器电路的特性曲线显示窗
分析曲线可知，在低频段，直流运放电路的增
352
益是一条水平直线，且运放输出信号的相位为+180
。(与输入反相)。在曲线的转折频率fl(146kHz
左右)点，电路输出信号的增益下降3dB左右，相
位为+105。左右(理论值应为135。)。频率高于fl
时，输出按．9dB／倍频程的斜率衰减。频率为
fc=477kHz左右(光标2的位置)时，运放电路的
增益下降到0dB，输出信号相位也下降到接近0。，
这时运放不再具备放大功能。可见，一般运放电路
的通频带只能做到100～200kHz。放人倍数越大，
通频带越窄。否则就要选用宽带运放。
通过显示窗的数据，可以做出如下判断：
1) 该直流反相运算放大器电路幅频特性结
果为：
低频段增益：14dB
转折频率fl：145．535kHz
fi点电路增益：1ldB
0dB增益点频率fc：477．496kHz
fc点幅度特性：连续、递减
2) 该直流反相运算放大器电路相频特性结
果为
低频段相位(度)：+180。
fl处相位(度)：+105。
相位反相区间：低频段
相位滞后区间：无
fc点相位(度)：+10．4。
通过对上述有源四端网络的测试，可以看到
SAl000系列的数字频率特性测试仪能够准确表达
电路的特性，并且能够简易直观地获得实验数据。
可以为高校的实验和科研工作提供准确的参数。．
参考文献：
【l】AntonFPVanPutten著，张伦译，电子测量系统，北京：
中国计量出版社
【2】陈尚松等，电子测量与仪器，北京：电子工业出版社
【3】蒋焕文等。电子测量，北京：中国计量出版社
【4】射频电路
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
一理论与应用，北京：电子工业出版社
【5】射频与微波电路及其设计，浙江：浙江大学电子信息技
术与系统研究所
作者简介
齐京礼(1966一)，男，讲师，硕士，攻读方向：仪器仪表
及自动化。教保处处长，研究方向：实验室仪器设备管理。
数字频率特性测试仪在实践中的典型应用
作者： 齐京礼
作者单位： 石家庄军械工程学院,050003
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