題目分析：根據(jù)題目要求做一個可判斷三極管故障的裝置
圖1
一、測量的原理
1.放大器的輸入電阻求法：“串聯(lián)電阻”法。
由此可求得放大器輸入阻抗
。 （1-1）
注意：調(diào)試時要用示波器監(jiān)視輸入放大器的波形，保證在信號不失真的條件下進行測量。
2.放大器的輸出電阻求法：“帶載空載”法（亂編的）
圖3放大器輸出等效圖
由此可得放大器的輸出阻抗
。 （1-2）
Uo為輸出不帶載測試的電壓，UL為輸出帶載測試的電壓。
二、波形幅值的選取與獲得
1.幅值的選擇：
根據(jù)仿真結(jié)果顯示，輸入的正弦信號為20mvpp或者低于20mvpp最好，輸入正弦波的幅值過大，容易引起輸出波形的失真。
2.信號的獲?。?/span>
（1）：stm32直接dac輸出正弦波。
（2）：通過ICL8038信號發(fā)生器輸出正弦波。
（3）：STM32+DDS模塊輸出正弦波。
我這里選擇的是方案三，STM32F1+AD9833
具體電路圖如下：
圖4
AD9833內(nèi)部帶有200歐負載，輸出620mvpp正弦波，通過衰減31倍得到20mvpp的正弦波，根據(jù)示波器顯示信號的有效值為7.07mv。滿足要求。
三、正弦波信號有效值的獲取與直流偏執(zhí)電壓的獲取
獲取有效值的方法：
（1）用有效值檢波芯片AD637或者AD8361/AD8362
（2）用峰值檢波電路，電路圖如下：
圖5
（3）通過IIR濾波器獲得正弦信號有效值
具體解釋: https://wenku.baidu.com/view/2ca16e998bd63186bcebbcc5.html
（4）利用STM32單片機的adc采集出正弦信號的峰峰值，進而獲取信號的有效值。
以上幾種方案各有優(yōu)劣勢，根據(jù)具體電路，AD9833輸出的正弦波帶有直流偏執(zhí)，Vi也有直流偏執(zhí)，Vo也有直流偏執(zhí)，所以綜上方案，選取方案四。單片機選取STM32F407。
四、輸入電阻的測量
根據(jù)式（1-1），Vs的值是固定的，只需求取Vi的有效值即可進行輸入電阻的計算與測量，由于Vi的有效值只有5mv左右，所以需將它放大100倍，再去測量，放大電路的放大器選擇的是精密運放OP37，
具體電路圖如下：
圖6
放大后的信號送入STM32的adc進行采集，來獲取有效值與直流偏執(zhí)電壓，根據(jù)式（1-1）計算出輸入電阻Ri。
圖7
根據(jù)方案4求得的輸入電阻較為準確且波動不大，滿足題目要求。
圖8
注意：第一列數(shù)據(jù)為Vi的有效值（mv），第二列為輸入電阻（歐），第三列為輸入直流偏執(zhí)（mv）。
可以看出vi的有效值波動不大，最大0.02mv的誤差，此方法較為精確。
四、輸出電阻的測量
根據(jù)式（1-2）來測量輸入電阻，由仿真知放大器的輸出端是2.4vpp的正弦波帶有7.4v的直流偏執(zhí)，測量輸出端正弦信號的有效值選用方案4。
輸出端具體電路圖如下：
圖9
通過PB1的控制。即可切換輸出帶載與空載不同模式。
輸出端信號調(diào)理電路如下：
圖10
電路的輸出為0.8vpp的正弦波帶有0.46v的直流偏執(zhí)，利用圖7的程序可以很好，非常精確的采集到輸出端的電壓，獲取輸出的正弦信號的有效值與直流偏執(zhí)，再求得Ro。
四、故障判斷
根據(jù)上面求得的輸入阻抗，輸入電壓有效值，輸入直流偏執(zhí)，輸出阻抗，輸出電壓有效值，輸出直流偏執(zhí)可以很好地判斷出題目要求的故障。
圖11
C3的判斷是輸出400khz的正弦波，去比較Av。
所有故障判斷在2s內(nèi)能快速判斷出來，達到要求。
調(diào)試總結(jié)：對于運放芯片的選型要掌握好，什么時候用FET運放，什么時候用低噪聲精密運放，什么時候用寬帶運放，電阻值的大小也要注意，輸入信號有效值只有5.1mv左右，不可選取過大的電阻，電阻的熱噪聲會對信號產(chǎn)生不必要的干擾。PCB板的走線與地層都是要特別注意的，信號線要盡量的短。電源的噪聲也不能太大，所以通常選擇線性電源，并且在運放的電源引腳要放置去耦電容（0.1uf和10uf電容）。
不足之處：沒有合理地處理好噪聲，還有信號的濾波。
