2016年TI杯大学生电子设计竞赛题E-脉冲信号参数测量仪

脉冲信号参数测量仪设计 本设计项目的目的是设计并制作一个数字显示的周期性矩形脉冲信号参数测量仪，该仪器能够测量脉冲信号的频率、占空比、幅度、上升时间等参数，并提供一个标准矩形脉冲信号发生器作为测试仪的附加功能。 一、测量参数设计 1. 频率测量：测量脉冲信号的频率𝑓O，频率范围为 10Hz～2MHz，测量误差的绝对值不大于 0.1%。为了实现这一点，我们可以使用数字频率计数器来测量脉冲信号的频率。 2. 占空比测量：测量脉冲信号的占空比 D，测量范围为 10％～90％，测量误差的绝对值不大于 2%。我们可以使用计时器来测量脉冲信号的高电平宽度和低电平宽度，然后计算出占空比。 3. 幅度测量：测量脉冲信号的幅度𝑉𝑚，幅度范围为 0.1～10V，测量误差的绝对值不大于 2%。我们可以使用高精度的模数转换器来测量脉冲信号的幅度。 4. 上升时间测量：测量脉冲信号的上升时间𝑡𝑟，测量范围为 50.0～999ns，测量误差的绝对值不大于 5%。我们可以使用高速度的采样率和高精度的时基来测量脉冲信号的上升时间。 二、标准矩形脉冲信号发生器设计 标准矩形脉冲信号发生器是作为测试仪的附加功能，要求其频率𝑓O为 1MHz，误差的绝对值不大于 0.1%；脉宽𝑡𝑤为 100ns，误差的绝对值不大于 1%；幅度𝑉𝑚为 5±0.1V（负载电阻为 50Ω）；上升时间𝑡𝑟不大于 30ns，过冲σ不大于 5%。 为了实现这一点，我们可以使用DDS（Direct Digital Synthesizer）技术来生成矩形脉冲信号，并使用数字-to-模拟转换器来将数字信号转换为模拟信号。 三、系统设计 系统主要由三个部分组成：测量仪、标准矩形脉冲信号发生器和微控制器。测量仪负责测量脉冲信号的参数，标准矩形脉冲信号发生器负责生成标准矩形脉冲信号，微控制器负责控制整个系统的工作流程。 四、测试方案与测试结果 在测试中，我们可以使用信号发生器来生成不同频率和幅度的脉冲信号，并使用测试仪来测量脉冲信号的参数。然后，我们可以对测试结果进行分析，确保测试结果的正确性和可靠性。 本设计项目的目的是设计并制作一个数字显示的周期性矩形脉冲信号参数测量仪，该仪器能够测量脉冲信号的频率、占空比、幅度、上升时间等参数，并提供一个标准矩形脉冲信号发生器作为测试仪的附加功能。本设计项目具有很高的实践价值和理论意义，对于电子设计和测量技术的发展具有重要的贡献。