工科电子类文献综述-模板

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

1 ,计数结 fs
果为 N,则根据 Twx =
N =NTs 就可得出测量结果。这种脉宽测量方法与周期测量方法基本 fs
4
温州大学城市学院本科毕业设计(论文)文献综述
相同。根据测频、测周误差分析,在不同的测量档位,选择合理的时基信号频率,可以降 低测量误差,在此给出数字频率计的量程档位与时基信号分配,如表 1 所示。本文将数 字频率计分成 6 个量程档位, 在 1MHz、 100kHz、 10kHz 量程档位完成频率测量; 在 1ms、 10ms、100ms 量程档位完成周期测量。
温州大学城市学院本科毕业设计(论文)文献综述
基于 FPGA 的数字频率计设计
前言
随着科学技术的发展和人民物质生活的提高, 人们对科技产品的要求已不仅仅停留在 模拟器件时代, 数字化的电子产品越来越受到欢迎。 频率计作为比较常用和实用的电子测 量仪器,广泛应用于科研机构、学校、家庭等场合,因此它的重要性和普遍性毋庸置疑。 数字频率计具有体积小、 携带方便; 功能完善、 测量精度高等优点, 因此在以后的时间里, 必将有着更加广阔的发展空间和应用价值。比如:将数字频率计稍作改进,就可制成既可 测频率,又能测周期、占空比、脉宽等功能的多用途数字测量仪器。将数字频率计和其他 电子测量仪器结合起来,制成各种智能仪器仪表,应用与航空航天等科研场所,对各种频 率参数进行计量;应用在高端电子产品上,对其中的频率参数进行测量;应用在机械器件 上,对机器震动产生的噪声频率进行监控;等等。研究数字频率计的设计和开发,有助于 频率计功能的不断改进、性价比的提高和实用性的加强。 信号频率测量一般均按照频率的概念设计实现, 并且大多使用专用频率测量芯片 ( 如 ICM7216、 ICM7240 等).由于这些专用芯片不具有智能接口, 如果希望将该芯片嵌入 到用户应用系统中来完成某一频率信号的智能化测量, 显示和测量数据传输等功能时将是 十分困难的。为此我们可以使用现场可编程门阵列 FPGA 或 51 系列的单片机。 现场可编程门阵列 FPGA ( Field Programmable Gat e Array) 属于 ASIC 产品, 通 过软件编程对目标器件的结构和工作方式进行重构, 能随时对设计进行调整, 具有集成 度高、结构灵活、开发周期短、快速可靠性高等特点, 数字设计在其中快速发展。 微电子技术和计算机技术的飞速发展, 使得现代电子系统的设计和应用进入了一个全 新的时代。 高性能但结构简单的电子技术产品已经成为了市场的主体。 这次数字频率计的 设计就是迎合了简单化结构但拥有较高的整体性能和可靠性的特点,利用了一片 FPGA 芯 片来实现频率测量、周期测量和占空比测量,测量误差≤0.1%,并能实现测量中各量程之 间的自动转换。
现状分析
在测试通讯、 微波器件或产品时, 常常需要测量 频率, 通常这些都 是较复杂的信号, 如含有复杂频率成分、调制的或含有未知频率分量的、频率固定的或变化的、纯净的或叠 加有干扰的等等。 为了能正确地测量不同类型的信号, 必须了解待测信号特性和各种频率 测量仪器的性能。 微波计数器一般使用类型频谱分析仪的分频或混频电路, 另外还包含多 个时间基准、合成器、中频放大器等。虽然所有的微波计数器都是用来完成计数任务的, 但制造厂家都有各自的一套复杂的计数器的设计、使得不同型号的 计数器性能和价格会 有所差别,因此需要根据其附加特性或价格来慎重选择。 对灵敏度和准确度的要求 为了测量微波频率, 频率计必须在测量频率点上有足够的灵敏度,因为有些仪器的 实际性能比说明书给 出的指标要好些,这样当测量临界信号时才可能有更多的灵活性。 例如,微波计数器说明书给出在 20GHz 时灵敏度为-25dBm,那么完全可以成功地用来 测量该频率点上-30dBm 的信号。当然,如果计数器的额定最高频率为 18GHz,那么由 于计数器电路不能工作在 18GHz 以上, 你甚至不能用它测量在 20GHz 上 0dBm 的信号。 因此, 如果要做精确的测量, 一 定要保证被 测信号的频率和幅度在测量仪器的指标范围 之内。 说明书上的测试性能指标给出了测量仪器的“准确度”和“分辨率”。准确度指标表明仪 器的读数接近实际信号频率的程度; 而分辨率指标表明多么小的频率变化可能在仪器上显 示出来。假如需要在 15GHz 有 1Hz 的分辨率,仪器必须至少显示 11 位数。高分辨率可 以快速测出更小的漂移值和不稳定值,但这时的读数不能完全代表仪器的准确度。 测量仪器的准确度的选择
3
温州大学城市学院本科毕业设计(论文)文献综述
仪器的频率测量准确度取决于时基。 大多数仪器使用的 10MHz 参考振荡器具有 10-7 或 10-8 的频率准确度和稳定度。高分辨率比高精度更容易实现,因为增加显示位数比制 造更稳定的振荡参考源要容易的多。 为了提高仪器的测量准确度和稳定度, 可以购买一个具有小型恒温槽的参考振荡器作 为时间基准。 好的恒温槽温度可以稳定到零点几度, 这样就可以保证在外部温度变化时振 荡器的频率变化相当小。 当然, 仪器的固有准确度取决于制造的精度以及校准实验室对时 基振荡器的校正;准确度主要取决于晶振的热稳定性,而与老化关系不大。 数字频率计的测量方案选取 在频率测量方法中,常用的有直接测频法、直接测周期和等精度测频法。这三种方案 各有利弊, 其中直接测频法是依据频率的含义把被测频率信号加到闸门的输入端, 只有在 闸门开通时间 T(以 1s 计)内,被测(计数)的脉冲送到十进制计数器进行计数。设计 数器的计数值为 N,则可得到被测信号频率为 f=N。但是由于闸门的开通、关闭的时间与 被测频率信号的跳变难以同步,因此采用此测量方法在低频段的相对测量误差可能达到 50%,即在低频段不能满足设计要求。但根据三个方案的分析,直接测频法比其他两个方 案更加简单方便可行, 直接测频法虽然在低频段测量时误差较大, 但在低频段我们可以采 用直接测周期法测量,这样就可以提高测量精度了。 直接周期测量法是用被测周期信号直接控制计数门控电路,使主门开放时间等于 Tx , 时标为 Ts 的脉冲在主门开放时间进入计数器。 设在 Tx 期间计数值为 N,可以根据 Tx =N Ts 来算得被测信号周期。与直接测频法相 似,经误差分析,用该测量法测量时,被测信号的周期越短,测量误差越大。也就是说, 直接周期测量法在高频段时误差较大, 但同样可以在高频段采用直接测频法来提高测量精 度。占空比测量是分别测被测信号的上升沿脉宽 Tw 和周期 T 并分别将两数值直接显示出 来,以示占空比: Q =Tw :T 。脉冲宽度测量时,测量电路在检测到脉冲信号的上升沿时打 开计数器,在下降沿时关闭计数器。设脉冲宽度为 Twx ,计数时钟周期为 Ts =
表 1 量程档位与时基信号分配 测量档位 1MHz 100kHz 10kHz 1ms 10ms 100ms 待测信号 时基信号 1kHz 100Hz 10Hz 100kHz 10kHz 1kHz
100.00 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
历史发展
1
来自百度文库
温州大学城市学院本科毕业设计(论文)文献综述
电子计数器是一种基础测量仪器,到目前为止已有30多年的发展史。早期,设计师们 追求的目标主要是扩展测量范围,再加上提高测量精度、稳定度等,这些也是人们衡量电 子计算器的技术水平, 决定电子计数器价格高低的主要依据。 目前这些基本技术日臻完善, 成熟。应用现代技术可以轻松地将电子计数器的测频上限扩展到微波频段。 随着科学技术的发展, 用户对电子技术器也提出了新的要求。 对低档产品要求使用操 作方便,量程(足够)宽,可靠性高,价格低。而对于中高档产品,则要求有高分辨率, 高精度,高稳定度,高测量速率;除通常通用计数器所具有的功能外,还要有数据处理功 能,系统分析功能,时域分析功能等等,或者包含电压测量等其他功能。这些要求有的已 经实现或者部分实现,但要真正完美的实现这些目标,对于生产厂家来说,还有许多工作 要做,而不是表面看来似乎发展到头了。 另外数字电路制造工业的进步,使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功 能,从而提供系统的可靠性和速度。现如今,数字频率计已经不仅仅是测量信号频率的装 置了, 用它还可以测量方波脉冲的脉宽。 在人们的生产生活中数字频率计也发挥着越来越 重要的作用, 例如用数字频率计来监控生产过程, 这样可以及时发现系统运行中的异常状 况,以便给人们争取时间处理。 对于频率计的设计目前也有专用芯片可以实现, 例如用 MAXIM 公司的 ICM7240 来设计 频率计。 但是由于这种芯片的计数频率比较低, 远远不能达到在一些场合需要测量很高的 频率要求, 而且测量精度也受到芯片本身的限制。 但是工作者提出的用 AT89C51 单片机设 计频率的方法可以解决这些问题,实现精度较高、等精度和宽范围频率计的设计。 目前国内生产频率计的厂家比较少, 大多数以欧美厂家占领国际市场。 欧美频率计厂 家主要有:Pendulum Instruments 和 Agilent 科技。 Pendulum Instruments 公司是一家瑞典公司, 总部位于瑞典首都斯德哥尔摩。 Pendulum 公司源于 Philips 公司的时间、频率部门,在时间频率测量领域具有 40 多年的研发生产经 历。 Pendulum Instruments 公司常规频率计型号主要有: CNT-91、 CNT-90、 CNT-81、 CNT-85。 同时,Pendulum Instruments 公司还推出銣钟时基频率计 CNT-91R、CNT-85R。以及微波 频率计 CNT-90XL(频率测量范围高达 60G)。 Agilent 科技公司是一家美国公司,总部位于美国的加利福尼亚。Agilent 科技公司成 立于 1939 年,在电子测量领域也有着 70 多年的研发生产经历。Agilent 科技公司的常规
2
温州大学城市学院本科毕业设计(论文)文献综述
频率计型号主要有 53181A、53131A、53132A。同时,Agilent 科技公司还推出微波频率 计:53150A、53151A、53152A(频率测量范围最高可达 46G)。 从长远看,数字频率计的高度集成化和智能化,是无数工作者孜孜追求的目标,也是 现代电子信息技术发展的一个重要方面,更是其逐步走向国际化、全球化的必然趋势。
相关文档
最新文档