基于單片機(jī)和FPGA的多功能計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)是由峰值檢波采樣、整形比較、寬帶通道放大、頻率測量、相位測量、顯示等模塊構(gòu)成。低頻比較器LM311對(duì)1 Hz到2 MHz的信號(hào)整形效果較好，高頻比較器TL3116對(duì)200 kHz以上的信號(hào)整形效果較好。為實(shí)現(xiàn)1 Hz到10 MHz信號(hào)的頻率測量，該系統(tǒng)以1為0．01～5 V的信號(hào)，應(yīng)將其經(jīng)峰值檢波、A／D轉(zhuǎn)換后選擇模擬開關(guān)通道進(jìn)行程控放大，經(jīng)整形后測量，最后將測量結(jié)果送入顯示模塊圖1為該系統(tǒng)整體框圖。

3．1 程控放大電路
程控放大分為3段，對(duì)0．01～50 mV的小信號(hào)放大100倍，50 mV～1 V的小信號(hào)放大10倍，1～5 V的信號(hào)不放大。選用8路模擬開關(guān)MAX308，為了采集與實(shí)現(xiàn)毫伏級(jí)信號(hào)，必須使用寬帶放大電路進(jìn)行放大，故采用TI公司的OPA637寬帶運(yùn)放實(shí)現(xiàn) Gain=11及Gain=120的放大。圖2為OPA637增益為11倍的放大電路，增益為120的放大電路用2級(jí)OPA637級(jí)聯(lián)即可實(shí)現(xiàn)。

3．2 過零比較電路
輸入信號(hào)送入LM311進(jìn)行滯回比較，可較好消除邊緣毛刺，實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)整形。 TL3116是高頻比較器，輸入信號(hào)送入TL3116滯回比較，獲得較為理想的高頻方波整形信號(hào)。故測頻時(shí)分兩段設(shè)計(jì)整形電路，整形電路將輸入的周期信號(hào)整形成同頻的方波輸入FPGA進(jìn)行測頻。圖3為LM311滯回比較電路，TL3116外同電路與其相同。