基于普源DG1000Z與MSO5000的閉環濾波器頻響自動測試系統搭建

在電子測量領域，濾波器的頻率響應特性是其核心性能指標之一。為實現高效、精確的頻響測試，可利用普源DG1000Z函數/任意波形發生器與MSO5000混合信號示波器構建一套閉環自動測試系統。該系統通過軟硬件協同，實現掃頻激勵、響應采集與數據處理的自動化，顯著提升測試效率與準確性。

一、系統架構與工作原理

系統采用“激勵-響應”閉環結構。DG1000Z作為信號源，輸出頻率連續變化的正弦掃頻信號，施加于被測濾波器輸入端；濾波器輸出信號由MSO5000采集。通過對比輸入與輸出信號的幅值與相位差異，即可計算出濾波器在各頻率點的增益與相位響應，從而繪制完整的幅頻與相頻特性曲線。

二、硬件連接與配置

1. 連接方式：將DG1000Z的CH1輸出端連接至濾波器輸入端，濾波器輸出端接入MSO5000的通道1（建議使用50Ω輸入阻抗匹配）。

2. 同步觸發：將DG1000Z的“Sync”輸出連接至MSO5000的外部觸發輸入端，確保示波器能穩定同步采集。

3. 參數設置：在DG1000Z上設置掃頻模式（如線性或對數掃頻），設定起止頻率與掃描時間；MSO5000設置為單次觸發或重復采集模式，采樣率與存儲深度需滿足奈奎斯特采樣定理。

三、軟件控制與自動化實現

借助普源提供的UltraSigma或SCPI命令，通過PC端編程（如Python、LabVIEW）實現自動化控制：

1. 控制DG1000Z：發送SCPI指令設置掃頻參數，并啟動信號輸出。

2. 采集MSO5000數據：在掃頻過程中，分時采集輸出信號波形，提取每個頻率點的幅值與相位。

3. 數據處理：計算幅頻響應（20log(Vout/Vin)）與相頻響應，繪制Bode圖，并可自動識別截止頻率、通帶波動等關鍵參數。

四、關鍵優化措施

校準補償：在正式測試前，短接濾波器，測量系統固有頻率響應，用于后續數據校正。

平均采集：開啟MSO5000的波形平均功能，降低噪聲影響。

多點采樣：在關鍵頻段（如過渡帶）增加采樣密度，提高曲線分辨率。

五、總結

該系統充分發揮了DG1000Z的精準掃頻能力與MSO5000的高分辨率采集優勢，結合自動化控制，實現了濾波器頻響的高效、閉環測試。不僅適用于研發調試，也可集成于生產測試流程，具備良好的擴展性與實用價值。