单片机与FPGA结合的频率特性测试仪

"基于单片机和FPGA的频率特性测试仪的设计，采用扫频外差原理，利用DDS技术生成扫描信号源，通过单片机和FPGA协同工作，实现100Hz至100kHz范围内幅频和相频响应的精确测量。" 本文主要探讨了一种基于单片机和FPGA的频率特性测试仪设计，该测试仪适用于电子工程领域的频率特性分析。测试仪的核心是单片机和FPGA的结合，利用它们的优势来实现高效、准确的测量。 1. 引言部分指出，频率特性是衡量电子网络性能的关键指标，而频率特性测试仪能够快速、直观地展示这些特性。本设计采用扫频外差方法，能够测试100Hz到100kHz的幅频和相频响应，适用于有源双T网络等设备的测试。 2. 系统设计方案中，总体方案采用单片机负责整体控制，FPGA用于相位差测量和DDS信号源制作。DDS（直接数字合成）信号源具有高精度和高频率分辨率，通过调整相位累加器的初始值可以实现精确的频率和相位控制。幅度测量模块利用真有效值变换器件获取信号幅值，而相位测量模块则通过相位-时间转化法，通过测量脉宽比例来确定相位差。 2.1 扫频信号源设计方案详细解释了DDS的工作原理，包括存储在双端口RAM中的幅度值、D/A转换、低通滤波以及通过累加器位数控制的频率分辨率。 2.2 幅度测量模块采用集成的真有效值转换，提供高精度的幅值测量。 2.3 相位测量模块利用相位差与脉宽比之间的关系，通过测量脉冲宽度来计算相位差，这种方法在各种频率下都能保持准确性。 3. 理论分析与计算部分，特别是DDS的相关计算，可能涉及到相位累加器的初始值设定、频率步进计算以及相位调制的具体细节，这部分内容旨在确保测试仪的测量精度和稳定性。 通过以上设计，该频率特性测试仪能够提供全面、精确的频率响应数据，对于电子工程师进行产品研发、故障排查和性能优化具有重要的实用价值。这种结合单片机和FPGA的方案不仅提高了系统的灵活性，还降低了硬件成本，体现了现代电子测量技术的先进性。