基于FPGA的测频电路设计文献综述

 2022-11-26 06:11
  1. 引言

频率是信号的重要物理参量,测频是基本的电子测量技术之一。常用的测频方法既有通过电路的频率特性测频的模拟方法,也有通过脉冲计数测量频率的数字方法[1-2]。总的来说,以脉冲计数法为基础的数字方法经过不断发展,与模拟测频方法相比,具有测量精度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点。数字测频需要将待测信号与基准信号进行对比,由此产生的量化误差是误差的主要来源[2]

电子设计自动化(EDA)由PLD技术发展而来,以大规模可编程逻辑器件为设计载体,利用硬件描述语言为主要描述方式,采用“自顶向下”的设计方法,为数字系统的设计提供了极大的方便性和灵活性[3]

Verilog HDL和VHDL是目前最流行的两种硬件描述语言,通过文本形式对数字系统的硬件和行为进行描述,从而实现对数字系统的设计。

现场可编程门阵列(FPGA)是专用集成电路领域中一种半定制电路,以硬件描述语言完成的电路设计,可通过简单的综合和布局,快速的烧录到FPGA上进行测试,具有集成度高、速度快、可靠性高等优点[3]

本课题将通过对目前主要的测频方法进行分析对比,误差分析,试图做出一些改进;制定方案后按照模块对测频计进行设计;而后使用Verilog语言进行程序设计;最后将程序下载到FPGA中,进行测试和修改。

  1. 文献综述

2.1常用测频方法

常用测频方法有很多种,测频方法的选择主要依据被测频率范围和被测信号的特点。

2.1.1模拟测频方法

模拟测频方法包括电桥法、谐振法、频率-电压转换测频法等方法[4]。电桥法利用交流电桥的平衡条件与频率有关的特性进行测频,精度约为plusmn;(0.5-1)%;并且在高频条件下由于寄生参数产生较大误差,因此主要应用于低频测量。谐振法测频利用电感电容组成的串/并联谐振回路的谐振特性进行频率特性测量,误差在plusmn;(0.25-1)%左右,主要用于高频电路测量。频率-电压转换测频法先利用相关电路对信号进行处理,使之成为矩形脉冲序列,再使其通过低通滤波器,求出其直流分量,根据下式求出频率。

2.1.2数字测频方法

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