SAW傳感器后端信號處理電路的設(shè)計
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2 電路設(shè)計
設(shè)計SAW傳感器信號處理電路的最終目標是制造一塊集高頻振蕩、混頻、濾波和頻率計數(shù)為一體的專用集成電路，顯然該電路是一個混合信號的處理芯片。為了較容易地完成整個系統(tǒng)的設(shè)計，按功能將圖1電路分為振蕩、混頻、濾波、波形變換和頻率檢測五個部分。在具體電路設(shè)計中，采用諧振頻率為433．92 MHz的SAW器件。首先利用正反饋原理，并采用電容反饋式結(jié)構(gòu)設(shè)計SAW振蕩器，將外界環(huán)境變化轉(zhuǎn)換為正弦頻率信號后，再選用Motorola公司的 MC1496混頻器將正弦信號混頻并濾波，得到的信號經(jīng)過波形變換后，成為一個頻率范圍在2 MHz左右的方波信號。于是，接下來的重點將是設(shè)計一個可以精確測量方波信號的頻率檢測電路。
2．1 頻率檢測原理及誤差分析
為了能夠精確地檢測出輸出信號的頻率，采用基于FPGA的數(shù)字式頻率計的方法。常用的數(shù)字式頻率檢測方法有直接測頻法、周期測頻法、多周期測頻法等。通過對這幾種方法的研究和比較，選用直接測頻法對輸出信號進行檢測。
直接測頻法就是在一定的時間間隔T內(nèi)，也就是所謂的閘門時間內(nèi)測得輸入周期信號重復(fù)變換的次數(shù)N，于是根據(jù)頻率與周期的關(guān)系，被測信號的頻率可以表示為：
直接測頻法會產(chǎn)生測量誤差，該誤差可以表示如下：
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通過對上述原理的分析，給出頻率計的整體設(shè)計方案如圖3所示。該頻率檢測電路劃分為6個子模塊電路。通過各個分塊設(shè)計，可以利用FPGA的優(yōu)勢與可編程性，自頂向下，分塊地實現(xiàn)各模塊的功能。
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