赵云娣　严国萍　游超

　　多路前置放大器用于将红外探测器输出的电流信号转换成电压信号,并对信号进行放大、滤波、求和,输出送至后续电路,对信号和干扰进行处理. 多路前置放大器的性能直接影响到后续处理的效果. 本研究开发了基于labview平台的多路前置放大器的自动测量系统,可实现多路放大器技术指标的全部自动测量或选项测量.

　　1 　系统功能及组成

　　1. 1 　系统功能

　　系统能自动测量前置放大器输出信号的电压、增益、带宽、噪声、失真、串扰、跨阻等性能指标;也可以选择测量某些性能指标;自动记录和打印测试数据,并判断测得的数据是否合格;具有多种介质存储数据功能;能自动进行测量校准和重新设定指标的参数.

　　1. 2 　系统组成

　　系统由硬件和软件两部分组成. 硬件由测试仪器、工控机、gpib 接口卡、i/ o 接口卡、可编程控制电路和打印机组成,对放大器的输入、输出信号的频率、电压值和波形进行测量,测量数据通过gpib 总线由工控机读取和处理;软件由人机界面程序、测量与控制程序和数据处理程序组成,在labview平台构建虚拟仪器,灵活地将计算机平台、硬件、软件结合起来,组成所需要的特定应用设备,完成放大器各项性能指标的测量和记录,并标记超标数据和打印测量结果

图1 　系统组成框图

　　2 　系统硬件构成

　　a. 测量仪器

　　数字万用表：采用agilent34401a ,其频率范围为3hz～300 khz ,基本直流精度为15 ×10 - 6 、分辨率为6. 5 ,在本系统中用于测量交、直流电压、频率.

　　数字示波器：采用tds1002 , 并配接tds2cma 通信接口模块,其频率范围为0hz～60mhz ,采样速率为1gbit/ s ,垂直分辨率为8bit ,时间基准精度为50 ×10 - 6 ,在系统中用于测量波形和进行fft 分析.

　　任意波形发生器： 采用agilent33220a ,其频率范围为1μhz～20 mhz ,分辨率为14 bit ,采样速率为50 mbit/ s ,具有线性和对数扫描功能,扫描速率可在1ms～500s 范围内选择,在系统中用于产生幅度、频率可变的点频信号和扫频信号.3 台仪器均具有gpib 接口仪器,既可以作为独立的单台仪器使用,也可以构成gpib 总线虚拟仪器测试系统.

　　b. gpib 接口卡

　　采用ni公司生产的pci-gpib 接口卡,完成gpib总线和pci 总线的连接,实现工控机与测量仪器的通信、控制. 本系统用gpib 电缆将gpib 卡、工控机与3 台仪器作星形连接,实时测量多路前置放大器的工作状态. 仪器通过gpib 接口卡以1000/s 读数的速度将测得的数据送入工控机显示、存储并处理,从而实现一个闭环反馈的自动测量系统. 它扩展了现有仪器的功能,使测量工作变得快捷、简便、精确和高效.

　　c. i/ o 接口卡

　　采用ni 公司生产的pci26503 数字i/ o卡,该卡提供了24bit 并行的数字i/ o界面,在系统中用于控制测量端口和测量仪器的转换.

　　d. 可编程控制电路板

　　自行设计的可编程控制电路板,用于完成被测模块的选择、模块内部各通路及连接方式的选取、向被测产品提供电源和激励信号.

　　3 　系统软件构成

　　软件构成框图如图2 所示. 其中测量与控制部分的功能划分为多个子模块进行设计,提高了软件的可靠性、可维护性和可扩展性.

图2 　系统测试程序框图

　　a. 人机界面

　　用于确定用户类别和各类用户的操作权限.最高为系统管理员的操作权限,包括:开始测试、数据管理、参数修改三大功能. 其中“开始测试”操作包括自动测试和选项测试,选择后可以进行多路放大器模块的测试操作;“数据管理”操作包括测试记录的查询、保存、打印等操作;“参数修改”操作包括芯片的参数指标修改.

　　b. 测量与控制部分

　　用于完成各项指标的测量. 测控程序分为3类:

　　a. 仪器通信子vi ,为每台gpib 仪器构建通信子vi. 通信子vi 采用visa 方式和ivi 方式编程实现. visa 是虚拟仪器软件结构体系(virtual inst rument software architecture) ,实质是一个i/ o 接口软件库. 采用了visa 标准,就可以不考虑时间及仪器i/ o 选择项. ivi 是可互换虚拟仪器( interchangeable virtual instrument ) ,其实质是一个以仪器