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多功能计数器系统电路设计

作者:dolphin时间:2017-04-12浏览次数:268

  以单片机和 FPGA构成的最小系统为控制核心,由宽带放大模块,比较整形模块,频率、相位差测量模块等模块构成。在FPGA内采用等精度测频法测出频率和周期,可实现对有效值为0.005V~5V,频率范围1Hz~35MHz 信号的频率、周期的测量。用计数法测出相位差,可实现对有效值0.5V~5V,频率10Hz~100KHz 信号的相位差测量。系统功能由按键控制,可对测量结果实时显示,人机交互界面友好,达到了较好的性能指标。

  峰值检波模块

  在进入模拟开关之前,需要进行峰值检波,通过测得的信号的幅值确定模拟开关的通道。峰值检波电路是由二极管电路和电压跟随器组成,其工作原理为:当输入电压正半周通过时,检波管D2导通,对电容C1充电,直到到达其峰值。三极管的基极由单片机控制,产生10us 的高电平使电容放电,以减少前一频率测量对后一频率测量的影响,提高幅值测量精度。其中D1处于常导通状态,用以补偿D2 上造成的压降。电容C1 的取值需根据被测信号的频率合适的选取,此电路中的二极管使用高频二极管,可大大提高测量范围的频率上限。其电路图如图2.2 所示。

  宽带通道放大器分析

  为了检测有效值0.005V~ 5V的信号(即Vp_p 为0.014V~14V)的频率,而高频比较器TL3116能检测到的输入信号的最小幅度Vp_p=0.8V,因此需要对信号进行程控放大。当测得的信号峰峰值Vp_p小于0.1V 时,设定放大倍数为120,当0.1V~1V 时设定放大倍数为10,当Vp_p大于1V时,设定放大倍数为1。以MAX309为模拟开关,用OPA637接成一级同相放大器进行10倍增益放大。用两级OPA637级联进行120倍放大。其原理图如图2.3。
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关键词: 计数器 单片机 FPGA

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