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基于單片機和FPGA的頻率特性測試儀的設(shè)計

作者: 時間:2009-09-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2.4 相位測量模塊的方案
該模塊采用相位一時間轉(zhuǎn)化法。兩個相同、相位不同的正弦信號經(jīng)整形異或運算后產(chǎn)生脈寬為Tx、周期為T的方波,相位差與(TX/T)之間始終存在一一對應(yīng)關(guān)系。因此無論如何變化,只要測出(Tx/T),相位差的大小也就確定。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/173597.htm

3 理論分析與計算
3.1 DDS相關(guān)計算
由DDS原理可得:
式中,N為相位累加器位數(shù),K為控制字。
當(dāng)K=1時,可知DDS的最低輸出頻率為:

此即DDS的頻率分辨率。
(1)移相信號發(fā)生器部分DDS由于輸出級D/A轉(zhuǎn)換器DAC0800的建立時間為100 ns,則時鐘頻率應(yīng)小于10 MHz,取時鐘頻率fout=8.388 608 MHz,相位累加器N=23bit,則:

(2)掃頻信號部分DDS 由于片內(nèi)資源豐富,為保證足夠的掃頻精度,取參考時鐘頻率fclk為40 MHz。通過控制頻率控制字K的變化范圍,完全可以滿足DAC0800的速度要求。
3.2 相位測量相關(guān)計算
利用等精度法測得被測信號和基準(zhǔn)時鐘的頻率分別為f0、fCP,對被測信號鑒相后,由得到的相位差脈沖寬度T控制計數(shù)器計數(shù),其計數(shù)值設(shè)為M,則被測信號的相位差為:

(1)相位測量誤差計算 若讓計數(shù)器在1 s內(nèi)累計記數(shù),則累計數(shù):M1=Mf0,式(5)改為


其測量誤差△φ為:


(2)相位測量分辨率計算 數(shù)字移相信號發(fā)生器頻率范圍為20 Hz~20 kHz,相位差測量范圍為0~359°,因此計數(shù)器時鐘頻率fclk至少為72 MHz,取fCP=100 MHz,由于計數(shù)器分辨率為±1,對應(yīng)最小相位分辨率(f0=20 kHz時):

4 系統(tǒng)整體框圖
系統(tǒng)發(fā)揮穩(wěn)定、可靠、可編程的特點,讓FP-GA實現(xiàn)盡可能多的功能,從而減少模擬部分的工作,使整個更加可靠。系統(tǒng)整體框圖如圖2所示。



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