基于單片機和FPGA的多功能計數(shù)器的設計

3 系統(tǒng)硬件電路設計
該系統(tǒng)硬件電路設計是由峰值檢波采樣、整形比較、寬帶通道放大、頻率測量、相位測量、顯示等模塊構成。低頻比較器LM311對1 Hz到2 MHz的信號整形效果較好，高頻比較器TL3116對200 kHz以上的信號整形效果較好。為實現(xiàn)1 Hz到10 MHz信號的頻率測量，該系統(tǒng)以1為0．01～5 V的信號，應將其經峰值檢波、A／D轉換后選擇模擬開關通道進行程控放大，經整形后測量，最后將測量結果送入顯示模塊圖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0．01～50 mV的小信號放大100倍，50 mV～1 V的小信號放大10倍，1～5 V的信號不放大。選用8路模擬開關MAX308，為了采集與實現(xiàn)毫伏級信號，必須使用寬帶放大電路進行放大，故采用TI公司的OPA637寬帶運放實現(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OPA637級聯(lián)即可實現(xiàn)。

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