基于單片機(jī)和FPGA的頻率特性測(cè)試儀的設(shè)計(jì)
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2．4 相位測(cè)量模塊的方案
該模塊采用相位一時(shí)間轉(zhuǎn)化法。兩個(gè)頻率相同、相位不同的正弦信號(hào)經(jīng)整形異或運(yùn)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(duì)應(yīng)關(guān)系。因此無論頻率如何變化，只要測(cè)出(Tx／T)，相位差的大小也就確定。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/173597.htm
3 理論分析與計(jì)算
3．1 DDS相關(guān)計(jì)算
由DDS原理可得：
式中，N為相位累加器位數(shù)，K為頻率控制字。
當(dāng)K=1時(shí)，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(hào)發(fā)生器部分DDS由于輸出級(jí)D／A轉(zhuǎn)換器DAC0800的建立時(shí)間為100 ns，則時(shí)鐘頻率應(yīng)小于10 MHz，取時(shí)鐘頻率fout=8．388 608 MHz，相位累加器N=23bit，則：
(2)掃頻信號(hào)部分DDS 由于FPGA片內(nèi)資源豐富，為保證足夠的掃頻精度，取參考時(shí)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(cè)量相關(guān)計(jì)算
由FPGA利用等精度法測(cè)得被測(cè)信號(hào)和基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率分別為f0、fCP，對(duì)被測(cè)信號(hào)鑒相后，由得到的相位差脈沖寬度T控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值設(shè)為M，則被測(cè)信號(hào)的相位差為：
(1)相位測(cè)量誤差計(jì)算 若讓計(jì)數(shù)器在1 s內(nèi)累計(jì)記數(shù)，則累計(jì)數(shù)：M1=Mf0，式(5)改為
其測(cè)量誤差△φ為：
(2)相位測(cè)量分辨率計(jì)算 數(shù)字移相信號(hào)發(fā)生器頻率范圍為20 Hz～20 kHz，相位差測(cè)量范圍為0~359°，因此計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率fclk至少為72 MHz，取fCP=100 MHz，由于計(jì)數(shù)器分辨率為±1，對(duì)應(yīng)最小相位分辨率(f0=20 kHz時(shí))：
4 系統(tǒng)整體框圖
系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)揮FPGA穩(wěn)定、可靠、可編程的特點(diǎn)，讓FP-GA實(shí)現(xiàn)盡可能多的功能，從而減少模擬部分的工作，使整個(gè)設(shè)計(jì)更加可靠。系統(tǒng)整體框圖如圖2所示。
評(píng)論