一種基于FPGA和單片機的掃頻儀設計與實(shí)現

　　2．3 相頻特性測試方案

　　采用計數法實(shí)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(jìn)行測量而得到相位差。對轉換后的數字脈沖量進(jìn)行異或運算，產(chǎn)生脈寬為T(mén)0、周期為T(mén)的另一路方波，若高頻計數時(shí)鐘脈沖周期為T(mén)CP，則在一個(gè)周期T的時(shí)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(jiǎn)單，適合FPGA實(shí)現。

　　實(shí)際測量中，當兩輸入信號頻率較高且相位差很小時(shí)，得到的脈沖很窄，這會(huì )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(chǎn)生一個(gè)寬度為被測信號fa整數倍的閘門(mén)信號。利用計數器1測量出閘門(mén)信號內通過(guò)高頻脈沖fm的個(gè)數N1，利用計數器2測量出相同時(shí)間內閘門(mén)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(shí)，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(guò)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°。

　　2．4 系統顯示電路設計

　　為了在示波器上顯示曲線(xiàn)，需要通過(guò)2個(gè)D／A轉換器向X、Y軸同步送入掃描信號和數據信號。X軸方向的DA轉換器輸出掃描信號為O～5 V的鋸齒波信號，而數據信號為-5～5 V，反應了各個(gè)頻率點(diǎn)上的信號幅值和相位，由另一片D／A轉換器向Y軸方向輸出。