單片機與FPGA在信號測試中的重要作用解析方案

3.2 峰值檢波電路

峰值檢測原理是當輸入電壓通過(guò)正半周時(shí)，檢波管導通，電容C充電，選取適當電容值，使其電容放電速度大于充電速度，這樣，電容兩端的電壓可以保持在最大電壓處，該電壓通過(guò)由運算放大器構成的射隨器(高阻隔離)輸出電壓峰值。這里運算放大器選用LF356，其輸入失調電壓和輸入失調電流較小，輸入阻抗大，可以很好隔離前后級。峰值檢波電路如圖3所示。

3.3 比較器電路

在輸入/輸出端信號經(jīng)無(wú)限放大進(jìn)入過(guò)零比較器，產(chǎn)生與兩信號同步變化的方波信號，可提供給FPGA進(jìn)行相位差計數。過(guò)零比較器無(wú)相位延遲，其方波信號完全反應進(jìn)、出網(wǎng)絡(luò )的相位差。MAX912是MAXIM公司的雙通道高速低功耗、高精度電壓比較器。該器件傳播速度快(典型值為10 ns)，功耗低(單個(gè)比較器工作電流為6 mA)，每個(gè)比較器均有獨立的鎖存使能功能。由于FPGA對相位的測量是基于對下降沿的檢測，為了產(chǎn)生邊沿陡峭的方波，因此，選用MAX912組成的高速過(guò)零比較器，其電路如圖4所示。

4 軟件設計

圖5為系統軟件設計流程圖，首先系統初始化，主要是初始化LCD菜單顯示，這樣可便于根據LCD菜單進(jìn)行按鍵操作。然后系統可根據默認頻率范圍(100 Hz~1 000 kHz)掃描，如果無(wú)其他按鍵，則示波器顯示待測網(wǎng)絡(luò )在該默認頻率范圍的頻率特性曲線(xiàn)。當有按鍵下，CPU產(chǎn)生中斷進(jìn)行按鍵處理，改變掃描參數。系統配置主要有4種按鍵處理情況，若左右頻率設置則改變最小最大頻率，即改變掃描范圍;若步進(jìn)設置，則改變掃描步進(jìn)，最小步進(jìn)設置為10 Hz;若設置為快掃和慢掃，快掃速度快實(shí)時(shí)性好，而慢掃精度高但速度慢;若特定頻率點(diǎn)測量，則LCD顯示該網(wǎng)絡(luò )在單個(gè)頻率點(diǎn)的幅度特性和相位特性。按鍵設置完畢，系統按照設定參數掃描和測試，示波器和LCD顯示新結果并等待新的按鍵操作。