專用集成電路設(shè)計之頻率計設(shè)計

目錄
摘要﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3
關(guān)鍵詞﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3
正文﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3
一.設(shè)計目的﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3
二.設(shè)計指標(biāo)﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3
三.電源模塊設(shè)計﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3
3.1穩(wěn)壓電源模塊綜述﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3
3.2穩(wěn)壓電路分析﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4
3.3電路參數(shù)計算﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4
四.頻率測量模塊設(shè)計﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒5
4.1設(shè)計方案論證﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒5
4.2方案的選擇﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6
4.3方案的實現(xiàn)﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6
4.3.1放大整形電路﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6
4.3.2頻率測量電路設(shè)計﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒8
4.3.3數(shù)據(jù)處理﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒9
4.3.4鍵盤顯示電路﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒9
五.數(shù)字相移信號發(fā)生器﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10
5.1 方案論證﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10
5.3電路的設(shè)計和實現(xiàn)﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10
5.3.1FPGA實現(xiàn)信號發(fā)生﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10
5.3.2濾波平滑模塊﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒11
六：相移測量模塊﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒11
6.1方案論證﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒11
6.2方案選擇﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒12
6.3.1輸入整形電路﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒13
6.3.2FPGA內(nèi)的是實現(xiàn)﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒13
七.系統(tǒng)誤差原因分析﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒14
八．總結(jié)﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒14

摘要：
 在現(xiàn)代的信號分析和處理領(lǐng)域，高精度的頻率和相位測量非常重要，它是理論和工程分析的重要工具。使用模擬或數(shù)字示波器測量頻率，是我們最常用的方法，同時也是不是很精確的方法；同時如果要測量兩路信號的相位差，使用示波器又不是很方便。而且示波器的價格最低需要幾千元，對于普通人來講不是最佳選擇。

 在本文中，我們設(shè)計了一個頻率相移測量儀。主要分為如下幾個部分：
 電源模塊： 一般儀器都是直接連接到220V、50Hz交流電上的，而一般數(shù)字系統(tǒng)以及芯片都是工作-12V～+12V以內(nèi)，因此需要一個電源轉(zhuǎn)化模塊，同時，由于電源模塊功率較強，同時，會產(chǎn)生大量的電磁干擾，會對后面的數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生比較大的影響，因此需要加入一個光電耦合網(wǎng)絡(luò)，使得前級的影響傳遞不到后級。
 頻率測量模塊：常用的頻率測量方法有很多。具體的方案論證將在下面進(jìn)行。
 相移測量模塊：常用的相移測量方法有很多。具體的方案論證將在下面進(jìn)行。
 相移頻率發(fā)生模塊：產(chǎn)生一組頻率和幅度相同的正弦波，且同時頻率可調(diào)，用來輸入相位測量模塊用于信號檢測。
 單片機顯示模塊：利用單片機實現(xiàn)顯示功能。

關(guān)鍵詞：頻率、相移、VHDL、單片機、FPGA、DDS

一.設(shè)計目的：
設(shè)計一個頻率計，能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：
 測量信號的頻率
 測量信號間的相位差
 可以進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)
二.設(shè)計指標(biāo)：
設(shè)計的頻率計，具體有如下指標(biāo)要求：
 頻率調(diào)節(jié)范圍為：0.1～1MHz
 頻率計的測量精度為：0.01%
 信號幅度為0.1～10V