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(多图) 基于FPGA的相检宽带测频系统的设计

作者:中电网/西安电子科技大学信息处理研究所 秦红波 郑珍 周渭 王海?? 2006年02月18日 ?? 收藏0

时序分析

图4 时序分析

?????? 通过如图4所示的模拟时序分析,我们可以看到,如果使用分立元器件,就不可能得到如此优越的延时特性。

?????? PCB设计要点

?????? 在设计印制板的过程中,需要对电路的抗干扰问题进行详细的研究。对于检测电路,尤其是高精度测频系统,电源部分性能起着举足轻重的作用。电源一般由220V交流经变压、整流后获得,为防止引入交变干扰,我们对其进行屏蔽并加去耦电容处理。即使在整个印制板中的布线完成得都很好,由于电源、地线的考虑不周而引起的干扰也会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电源和地线的布线要认真对待,以保证产品的质量。尽量增加电源和地线的宽度,最好是地线比电源线宽。它们的宽度关系是:地线>电源线>信号线。每个集成电路电源处加一个去耦电容,每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容

?????? 本系统是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰的问题,特别是地线上的噪声干扰。数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线应尽可能远离敏感的模拟电路器件;对地线来说,整个PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等),数字地与模拟地有一点短接。

?????? MCU软件流程

?????? 本系统整体功能的实现,大部分由MCU完成。软件主要完成的功能是初始化后,程序判断硬件的预置闸门时间,选择被测的频率通道(高/低频);FPGA根据预置闸门产生同步闸门开启计数器,计数完成后给MCU送出完成信号,MCU开始分次读FPGA计数值存入内存单元,读完后通过浮点运算,计算出频率值送液晶显示。软件流程图如图5所示。

软件流程图

图5软件流程图

?????? 总 结

?????? 对本测频系统进行了大量统计性试验。选用西安电子科技大学信息处理研究所提供的高稳定度铷原子钟作为本系统的标频来测量Agilent 8662频率合成器的合成频率,测量结果如表1所示。

表1 实验结果

实验结果

?????? 由于本系统采用了相检宽带测频技术,其测量精度达到了目前同领域的较高水平。但是,如果在每个频率计里都安放原子频标,产品自身的价格就会大幅度上涨,所以为了降低成本,使产品普及,采用高稳定度的SC切晶体振荡器替代原子频标,测量精度虽然有所下降,但是相对于同类产品仍有很大优势,同时价位也比较合理,所以拥有很大的市场竞争力。

?????? 由于测量频率的仪器功能一般都比较多,所以完善本产品的功能十分必要,可以添加测周、测相位差和与PC的通信等功能,使之向多功能化方向发展。


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FPGA? 相检? 宽带? 测频?

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