精品PPT课件----低频数字式相位测量仪(余蜜).doc

电子测量原理
低频数字式相位测量仪
班级:电子信息工程
姓名:何静峰
学号:20114075158
日期:2014年4月15日
系统方案
1 相位测量仪方案
方案一:单周波计数法。将有相位差的两路方波信号进行”异或”后作为闸门,在高电平时,利用外部高频信号进行计数,在下降沿将数据读出,低电平时对计数器清零。设晶振频率为fc,测得信号的频率为fr,计数值为N,则相位差phase为
方案二:定时间计数。将高频时钟信号和两路信号异或得到的信号进行“与”,在设定时间s内利用其上跳变沿计数,设高频时钟频率为fc,计数值为N,则
方案三:多周期同步计数法。设被测信号的频率为f,则将一被测信号进行f1倍(f取整)分频,则在f1周期内(保证测量时间在1s左右),被测信号异或与参考高频信号相与的信号singal1的计数为N1,同时期参考高频信号的计数为N,则
以上三种方案都可以采用一个D触发器将相位测量的相位扩展到-。方案一需高速时钟,按题目要求,,则要求时钟最少为72MHz,实现困难。而方案二测量时间段一定,存在遗漏0~1个周波的情况,从而引入较大的误差。方案三的读数与异或得到的信号同步,不存在遗漏问题,误差很小,故采用此方案。
2 移相信号发生器
⑴频率合成器方案
方案一:采用函数发生器8038。可以同时产生正弦波、三角波、方波,频率可由调制电压控制,但此方案难以实现相移,而且输出频率不稳定。
方案二:采用直接数字频率合成(DDFS)方案。用存储器存储所须的波形量化数据,采用不同时钟频率的地址计数器,根据计数值读出存储器中的量化数据,再经D/A转换后滤波整形输出。此方案可以很好地控制两路波形的相位差以及频率。
经上述比较,我们采用方案二。
⑵幅度控制
方案一:利用可调电位器手动调节电压幅值。
方案二:通过控制D/A的参考电压控制输出波形的幅度。参考电压可通过对另一D/A置数从而输出不同电压,进而控制输出波形的幅度。
方案二可以预置幅值,并且比较精确,方便操作,故选方案二。
经上面方案论证,我们采用如下的系统方案:
设计技术指标
(1)相位测量仪
:20Hz~20kHz。
≥100k。
-峰值在1V~5V范围。
≤2°。
。
:相位读数为0o~,°。2
(2)移相网络
:100Hz、1kHz、10kHz。
:-45°~+45°。
'、B'输出的正弦信号峰-~5V范围内变化。
(1)数字式移相信号发生器
:20Hz~20kHz,频率步进为20Hz,输出频率可预置。
、B输出正弦信号峰-~5V范围。
~359°,相位差步进为1°,相位差值可预置。
、相位差值。
(2)在保持相位测量仪测量误差和频率范围不变的条件下,扩展相位测量仪输
入正弦电压峰-~5V范围。
(3)用数字移相信号发生器校验相位测量仪,自选几个频点、相位差值和不同幅度进行校验。图如下: