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(mén)時(shí)間;

f x——被測頻率;

ΔN為最大計數誤差。

但是無(wú)論計數值N為多少，其最大計數誤差不超過(guò)±1個(gè)計數單位。

而觸發(fā)誤差是由于輸入信號都需經(jīng)過(guò)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(mén)信號的觸發(fā)點(diǎn)就可能變化。由此產(chǎn)生的測量誤差稱(chēng)為“觸發(fā)誤差”，也稱(chēng)為“轉換誤差”。這一誤差在實(shí)際設計中的影響較小。

標準頻率誤差是因為測頻時(shí)量化誤差是閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)間的相對誤差ΔT s /T s，它決定于晶振的頻率穩定度、準確度、分頻電路和閘門(mén)開(kāi)關(guān)速度以及穩定性等因素。在設計計數器時(shí)，盡量減小和消除整形、分頻電路和閘門(mén)開(kāi)關(guān)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(shí)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(guò)選用高性能高集成度的預分頻器，簡(jiǎn)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。使得系統的主要誤差轉成由于產(chǎn)生FPGA工作時(shí)鐘的外部晶振造成的標準頻率誤差。通過(guò)選用更高精度的，更高穩定度的晶振可以提高系統頻率測量的精度和穩定性。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(chǎn)品中一個(gè)組成部分，為了使電路性能穩定，往往還需要穩定電源。由于便攜式電子產(chǎn)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，如何使穩壓電源部分性能滿(mǎn)足電路的要求、耗電省(能延長(cháng)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(chǎn)品中一個(gè)重要任務(wù)。由于各種便攜式電子產(chǎn)品發(fā)展迅猛，因此各半導體器件廠(chǎng)紛紛開(kāi)發(fā)出各種適合便攜式電子產(chǎn)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(jiǎn)單，即電源設計工作是根據產(chǎn)品的要求來(lái)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(guò)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(gè)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(mǎn)足系統內部芯片工作需要。同時(shí)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(gè)數字3.3V可能出現的相互干擾，我們通過(guò)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(kāi)關(guān)機和軟件關(guān)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程序監控，用戶(hù)可通過(guò)顯示屏幕了解供電情況以及電池電量情況。