基于單片機和FPGA的掃頻儀設計

2．2 幅頻特性測試方案
使用集成真有效值轉換器AD637先檢測出信號每個頻率點的有效值，再經過A／D采樣將得到的數據讀到單片機中進行處理即可。該器件外接電路簡單，工作頻帶很寬，與A／D轉換器級聯，可以對任何復雜波形的有效值、平均值、均方值、絕對值進行采樣，測量誤差小于±(0.2％讀數+0．5 mV)，可以達到很高的測量精度。
2．3 相頻特性測試方案
采用計數法實現相位的測量。計數法的思想是將相位量轉化為數字脈沖量，然后對數字脈沖進行測量而得到相位差。對轉換后的數字脈沖量進行異或運算，產生脈寬為T0、周期為T的另一路方波，若高頻計數時鐘脈沖周期為TCP，則在一個周期T的時間內的計數數值為：

式中，φx為相位差的度數。
這種方法應用比較廣泛，精度較高，電路形式簡單，適合FPGA實現。
實際測量中，當兩輸入信號頻率較高且相位差很小時，得到的脈沖很窄，這會造成較大誤差。為了克服上述缺陷，引入等精度測量的思想(如圖3)，采用多周期同步計數法，利用觸發(fā)器產生一個寬度為被測信號fa整數倍的閘門信號。利用計數器1測量出閘門信號內通過高頻脈沖fm的個數N1，利用計數器2測量出相同時間內閘門信號、異或信號、高頻脈沖三者相與后的脈沖數N2。因此，相位差值為△φ=N2／N1x36 0°。測量相位的同時，在FPGA內部引入一D觸發(fā)器，用一路方波信號控制另一路方波，通過觸發(fā)器輸出的高低以判斷信號相位差范圍是大于180°還是小于180°。