基于斯密特触发器的简易数字相位计设计

常会 遇到需 要测 量两 个信 号相 位 差 的问题 ． 随着 相位 测 量技 术 的广泛 应用 ， 相位 测量 的精 度 对 要 求也 越来 越 高． 于信 号 的提取 、 对 检测 、 理 ， 处 传统 的测 量方 法 虽有很 多 ， 如转 换 为 电压 法 、 示
波 器测 量法 、 差法 、 和 阻抗 法等 ， 都存 在着 测量 方 法 繁 琐 ， 度不 高等 问题 ． 着 电子 技 术 的 但 精 随
２１ ０ ０年 ｌ 月 １ 第 ６期 浙 江来自教育 学 院 学
报
Ｎｏ ｅ ｅ Ｏｌ ｖ ｍｂ ｒ２ ０ ＮＯ ６ ．
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｈ ＪＡ Ｇ Ｅ Ｕ Ａ Ｉ Ｎ ＩＳ ＩＵ Ｅ Ｏ Ｒ Ａ ＦＺ Ｅ Ｉ Ｎ Ｄ Ｃ ＴＯ Ｎ ＴＴ Ｔ
基 于 斯 密 特 触发 器 的 简 易数 字 相 位 计设 计
比较快 ， 于实 现 ， 点是 稳定 性差 ， 易 缺 易受 干 扰． 同时 在 比较器 选用 时还 应考 虑使 用运 放还 是 集
成 比较 器实 现 ， 放具 有较 高 的灵 敏度 ， 运 但带 宽 不 高 ， 以符 合 条 件 ， 成 比较器 灵 敏 度低 ， 难 集 难
收 稿 日期 ：０ ０一ｌ ２１ ０一ｌ ７
关键 词 ： 密特 触发 器 ； 位差 ； 片机 施 相 单 中图分类号 ：Ｐ １ 文献标识 码 ： 文章编号 ： ７ — ５４ ２ １ ）６ ０９ ｏ Ｔ２６ Ａ １ １ ６７ （００ ０ － ０ ９一 ５ ６
１ 引 言
相 位测 量是 科研 和 生产过 程 中测 量 的基础 环节 ， 电能 质量 检测 、 频特 性研 究等 领域 中 如 相
前 级 中级 末级
禧 ： 匝圜
２ １ 前 级波 形变 换模 块 ．
：匝圈
一匮圃
一 输 出
图 １ 简 易数 字相 位 计 系统框 图
前 级波 形 变换 主要是 要将 脉 冲信 号转 换为 方波 信 号 ， 现方 法有 以下两种 ： 实
方 案一
模 拟整 形 ， 使用 比较 器对 波形 进行 过 零 比较 ， 形 成相 应 的方 波 ， 处在 于 速 度 整 好
的转换 ， Ｄ ０ ０ Ｃ ４ １ ６内部 包 含 ６个 独 立的斯 密特 触发 器 ， 本设计 中用到其 中两个斯 密特 触 发器 完
成对 两路 输入 信号 的波 形转 换 与校 正． 前级 波形 变换 模块 如 图 ２所示 ． 密特 触 发器 又称 斯密 斯 特与 非 门 ， 是舆 有滞 后特 性 的数字 传输 门． 它有 两大特 点 ： １ 电路 具有 两 个 阈值 电压 ， 别 称 （） 分 为正 向 阈值 电压和 负 向阈值 电压 ；２ 与双稳 态触 发器 和 单稳 态 触 发器 不 同 ， 密特 触发 器 属 （） 施 于“ 电平触发 ” 电路 ， 型 不依 赖 于边沿 陡 峭的脉 冲 ． 密 特 触发 器具 有 电压滞 后 特性 ， 斯 常用 它 对 脉 冲 波形整 形 ， 使波形 的 上升 沿 或 下 降 沿变 得 陡 直 ； 可 以用 它 作 电压 幅度 鉴 别 ． 还 因此 ， 斯 密 特触 发器 能很 好地 实现 了波形 的精 确转 换 ， 时保 证 了触 发 转 换后 信 号 具 有 良好 的幅 值特 同 性， 为下 一步 测量 打下 基础 ． 相对 于使 用 比较 器实现 波形 变 换 的模 拟 电路 而 言 ， 用 施 密 特触 运 发器 的数字 电路 ， 不但 精度 高 ， 扰 小 ， 干 无需 信 号校 正 ， 且 对 信号 频 率 的 限制 极 小 ， 大 提 高 而 大 了可变换 信 号 的频 率上 限 ， 进一 步提 高 了信号 的测 量范 围．
不 断发 展 ， 字式 仪 表 因其高精 度 的测 量分 辨率 、 观 化 的特 点 而得 到越 来越 广泛 的应用 ． 数 直 因 此， 本文 设计 了一 款简 易数 字相 位计 ， 靠斯 密 特触 发 器 精确 波 形 变换 特 性 ， 合 Ｓ Ｃ ４ ０单 依 结 Ｔ５ １ 片机 高速 、 干扰 能力 强等 功能 ， 抗 很好 地 实现 了两 个信 号相 位 差 的测量 ．
２ 数 字 相 位 计 的 设 计
基 于斯密 特触 发器 的简易数 字相 位计 由前级 波 形 变换 模 块 、 中级 信 号转 换 模 块 与 末 级信
号处 理模 块组 成 ， 其系 统框 图如 图 １所示 ． 信号 １和 信 号 ２的相 位 差 经过 波 形 变 换成 方 波 ， 将
再将 两路 方波 信号 转换 成一 路脉 宽信 号 ， 利用 信号 处 理模块 计 算得 出相 位差 ．
的周 期性 信号 变换 为很 陡 的矩 形 脉 冲 信 号 … 输 入 信 号是 正 弦 信 号 ， 出端 可 以得 到 同频 率 输 的方 波信 号 ， 宽 高 ， 确度 高且 稳定 ． 带 精 基 于 以上 方案 的 比较 ， 设计 选 择 方 案二 ． 用 Ｃ ４ １６芯 片实 现 脉 冲 信 号 到方 波 信 号 本 采 Ｄ ００
吴 爱 丹
（ 江 外 国 语 学 院 理 工 学 院 ， 江 杭 州 ３０ ２ ） 浙 浙 １０ ３
摘 要 ： 于斯 密特 触发 器精确 波 形 变换 特 性 实现 对 两路 输 入信 号 的波 形 转换 基
与校 正 ， 用 Ｓ Ｃ ４ ０单 片机 计 算输 出 ， 计一 款 简 易数 字 相位 计 ， 利 Ｔ ５１ 设 完成 对 两路信 号 相位 差 的测 量 ， 有 测量精 度 高 ， 本低 ， 围电路 简单等 优 点． 具 成 外
作 者 简 介 ： 爱 丹 （９ ２一） 女 ， 江 乐 清 人 ， 江 外 国 语 学 院 理 工 学 院 实 验 师 ， 程 硕 士 吴 １８ ， 浙 浙 工
１０ Ｏ
浙 江教 育 学 院 学报
于满 足需求 ． 方案二 数 字整形 ， 用施 密特 触发 器状 态转换 过程 中的正 负反馈 ， 以把 边 沿变化 缓慢 利 可