便攜式功率分析儀設計-----頻率部分電路設計（二）

式中T s——閘門時間;

f x——被測頻率;

ΔN為最大計數誤差。

但是無論計數值N為多少，其最大計數誤差不超過±1個計數單位。

而觸發(fā)誤差是由于輸入信號都需經過通道電路放大、整形等，得到脈沖信號，即將輸入信號轉換為脈沖信號。這種轉換要求只對信號幅值和波形變換，不能改變其頻率。但是，若輸入被測信號疊加有干擾信號，則信號的頻率(周期)及相對閘門信號的觸發(fā)點就可能變化。由此產生的測量誤差稱為“觸發(fā)誤差”，也稱為“轉換誤差”。這一誤差在實際設計中的影響較小。

標準頻率誤差是因為測頻時量化誤差是閘門開啟時間的相對誤差ΔT s /T s，它決定于晶振的頻率穩(wěn)定度、準確度、分頻電路和閘門開關速度以及穩(wěn)定性等因素。在設計計數器時，盡量減小和消除整形、分頻電路和閘門開關速度的影響，石英振蕩器的頻率為f c，分頻系數為k，則

綜上所述，可等到：

計數器測頻率的誤差主要有：計數誤差、標準頻率誤差。一般，總誤差可采用分項誤差絕對值合成，即：

在實際設計中，我們采用多周期同步測頻法，在很大程度上降低了量化誤差。通過選用高性能高集成度的預分頻器，簡化頻率測量電路設計，并在頻率測量通道上加入適當濾波設計，減小觸發(fā)誤差的影響。使得系統(tǒng)的主要誤差轉成由于產生FPGA工作時鐘的外部晶振造成的標準頻率誤差。通過選用更高精度的，更高穩(wěn)定度的晶振可以提高系統(tǒng)頻率測量的精度和穩(wěn)定性。盡可能減小頻率測量的誤差。

3.6電源部分設計

電源是電子產品中一個組成部分，為了使電路性能穩(wěn)定，往往還需要穩(wěn)定電源。由于便攜式電子產品是獨立的，可脫離室內環(huán)境的工作的設備，所以設備必須有自己的獨立供電裝置，一般采用電池供電，如何使穩(wěn)壓電源部分性能滿足電路的要求、耗電省(能延長電池的壽命)、安全性好、占空間小、重量輕是設計便攜式電子產品中一個重要任務。由于各種便攜式電子產品發(fā)展迅猛，因此各半導體器件廠紛紛開發(fā)出各種適合便攜式電子產品要求的新型電源IC，并給出各種典型應用電路，使電源設計工作變得較為簡單，即電源設計工作是根據產品的要求來選擇合適的電源IC.

所以針對本課題，我們設計了一套由電池供電電路，并且仍然提供了通過直流適配器直接對儀器供電的室內供電模式。在電源IC芯片的選擇上我們主要考慮以下幾個依據：

自身工作電壓和電流比較小，并且耗電量低;

封裝尺寸小;基本所有電源部分所用芯片，均采用貼片式，減小所占空間;

輸出電壓精度高，效率高，輸出紋波及噪聲電壓小。

所選取的涉及變壓輸出部分的TPS7350、MAX755等輸出電壓精度都在±2%左右，能夠滿足系統(tǒng)內部芯片工作需要。同時設計中，考慮到通道中各種芯片所需供電電壓，并且為避免ARM以及ARM復位芯片同FPGA及通道其它芯片共用同一個數字3.3V可能出現的相互干擾，我們通過電源芯片將電池的輸出電壓變壓為模擬±5V、數字5V、數字3.3V(提供給ARM單獨使用)、數字3.3V(提供給FPGA和其他芯片數字電平使用)、數字1.5V.

電源部分具體結構如下圖3-25所示，利用CD4013雙D觸發(fā)器，設計為本設計功率分析儀提供電源控制分為硬件開關機和軟件關機兩種。由觸發(fā)器輸出控制繼電器選通電池供電或直流適配器供電。并且該電源工作狀態(tài)都將被ARM程序監(jiān)控，用戶可通過顯示屏幕了解供電情況以及電池電量情況。