基于单片机和FPGA的频率特性测试仪的设计

基于单片机和FPGA的频率特性测试仪的设计频率特性是网络的性能最直观反映。

频率特性测试仪是测量网络的幅频特性和相频特性，并显示相应曲线的一种迅速、便利、动态、直观的测量仪器，可广泛应用于工程领域。

该测试仪以扫频外差为基本原理，并以和构成的最小系统为控制核心，很好地完成对有源双T网络举行频率在100 Hz～100 kHz范围内的幅频响应和相频响应特性的测试，并实现在通用数字上同时显示幅频和相频响应特性曲线。

2 系统设计计划
2．1 总体计划
该设计采纳单片机和FPGA结合的方式。

将输出频率可步进的正弦信号的扫描信号源作为被测网络的输入信号Vi，则被测网络的输出信号Vo 为频率可步进的信号。

通过测量各频率点的幅度就可得到Vo和Vi的有效值，两者之比就是该点的幅度频率响应；对Vo和Vi举行过零比较、整形，再送到FPGA测量相位差。

Vi的升高沿启动计数，Vo的升高沿停止计数，所得时光值与信号周期之比，就是该点的相位频率响应。

此计划采纳FPGA测量相位差，而且便于制作DDS扫描信号源。

2．2 扫频信号源设计计划
该设计采纳挺直数字合成(DDS)信号源。

DDS信号源是由数字量控制的频率源， 1所示，其详细实现过程是：将输出波形一个完整周期的幅度值按相位步进挨次量化存储于双端口RAM中，按一定的地址间隔读出，经D／A转换成模拟信号，再经低通滤去D／A转换带来的小台阶和数字产生的毛刺，即可获得高精度、高纯度的正弦信号。

理论上只要累加器的位数足够多，便可实现随意小的频率步进，且频率辨别率很高，非常临近于延续变幻。

通过预设相位累加器初值可很便利地实现精密相位调整。

2．3 幅度测量模块的计划
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