基于普源DG1000Z与MSO5000示波器的闭环滤波器频响自动测试系统搭建

在电子测量领域，滤波器的频率响应特性是其核心性能指标之一。为实现高效、精确的频响测试，可利用普源DG1000Z函数/任意波形发生器与MSO5000混合信号示波器构建一套闭环自动测试系统。该系统通过软硬件协同，实现扫频激励、响应采集与数据处理的自动化，显著提升测试效率与准确性。

一、系统架构与工作原理

系统采用“激励-响应”闭环结构。DG1000Z作为信号源，输出频率连续变化的正弦扫频信号，施加于被测滤波器输入端；滤波器输出信号由MSO5000采集。通过对比输入与输出信号的幅值与相位差异，即可计算出滤波器在各频率点的增益与相位响应，从而绘制完整的幅频与相频特性曲线。

二、硬件连接与配置

1. 连接方式：将DG1000Z的CH1输出端连接至滤波器输入端，滤波器输出端接入MSO5000的通道1（建议使用50Ω输入阻抗匹配）。

2. 同步触发：将DG1000Z的“Sync”输出连接至MSO5000的外部触发输入端，确保示波器能稳定同步采集。

3. 参数设置：在DG1000Z上设置扫频模式（如线性或对数扫频），设定起止频率与扫描时间；MSO5000设置为单次触发或重复采集模式，采样率与存储深度需满足奈奎斯特采样定理。

三、软件控制与自动化实现

借助普源提供的UltraSigma或SCPI命令，通过PC端编程（如Python、LabVIEW）实现自动化控制：

1. 控制DG1000Z：发送SCPI指令设置扫频参数，并启动信号输出。

2. 采集MSO5000数据：在扫频过程中，分时采集输出信号波形，提取每个频率点的幅值与相位。

3. 数据处理：计算幅频响应（20log(Vout/Vin)）与相频响应，绘制Bode图，并可自动识别截止频率、通带波动等关键参数。

四、关键优化措施

校准补偿：在正式测试前，短接滤波器，测量系统固有频率响应，用于后续数据校正。

平均采集：开启MSO5000的波形平均功能，降低噪声影响。

多点采样：在关键频段（如过渡带）增加采样密度，提高曲线分辨率。

五、总结

该系统充分发挥了DG1000Z的精准扫频能力与MSO5000的高分辨率采集优势，结合自动化控制，实现了滤波器频响的高效、闭环测试。不仅适用于研发调试，也可集成于生产测试流程，具备良好的扩展性与实用价值。