以單片機(jī)和 FPGA構(gòu)成的最小系統(tǒng)為控制核心，由寬帶放大模塊，比較整形模塊，頻率、相位差測量模塊等模塊構(gòu)成。在FPGA內(nèi)采用等精度測頻法測出頻率和周期，可實(shí)現(xiàn)對有效值為0.005V~5V，頻率范圍1Hz~35MHz 信號(hào)的頻率、周期的測量。用計(jì)數(shù)法測出相位差，可實(shí)現(xiàn)對有效值0.5V~5V，頻率10Hz~100KHz 信號(hào)的相位差測量。系統(tǒng)功能由按鍵控制，可對測量結(jié)果實(shí)時(shí)顯示，人機(jī)交互界面友好，達(dá)到了較好的性能指標(biāo)。

　　峰值檢波模塊

　　在進(jìn)入模擬開關(guān)之前，需要進(jìn)行峰值檢波，通過測得的信號(hào)的幅值確定模擬開關(guān)的通道。峰值檢波電路是由二極管電路和電壓跟隨器組成，其工作原理為：當(dāng)輸入電壓正半周通過時(shí)，檢波管D2導(dǎo)通，對電容C1充電，直到到達(dá)其峰值。三極管的基極由單片機(jī)控制，產(chǎn)生10us 的高電平使電容放電，以減少前一頻率測量對后一頻率測量的影響，提高幅值測量精度。其中D1處于常導(dǎo)通狀態(tài)，用以補(bǔ)償D2 上造成的壓降。電容C1 的取值需根據(jù)被測信號(hào)的頻率合適的選取，此電路中的二極管使用高頻二極管，可大大提高測量范圍的頻率上限。其電路圖如圖2.2 所示。

　　寬帶通道放大器分析

　　為了檢測有效值0.005V~ 5V的信號(hào)（即Vp_p 為0.014V~14V）的頻率，而高頻比較器TL3116能檢測到的輸入信號(hào)的最小幅度Vp_p=0.8V，因此需要對信號(hào)進(jìn)行程控放大。當(dāng)測得的信號(hào)峰峰值Vp_p小于0.1V 時(shí)，設(shè)定放大倍數(shù)為120，當(dāng)0.1V～1V 時(shí)設(shè)定放大倍數(shù)為10，當(dāng)Vp_p大于1V時(shí)，設(shè)定放大倍數(shù)為1。以MAX309為模擬開關(guān)，用OPA637接成一級(jí)同相放大器進(jìn)行10倍增益放大。用兩級(jí)OPA637級(jí)聯(lián)進(jìn)行120倍放大。其原理圖如圖2.3。
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