一种基于FPGA和单片机的扫频仪研究与设计

fm的个数N1，利用计数器2测量出相同时间内闸门信号、异或信号、高频脉冲三者相与后的脉冲数N2。因此，相位差值为△φ=N2／N1x36 0°。测量相位的同时，在FPGA内部引入一D触发器，用一路方波信号控制另一路方波，通过触发器输出的高低以判断信号相位差范围是大于180°还是小于180°。

　　2．4 系统显示电路设计

　　为了在示波器上显示曲线，需要通过2个D／A转换器向X、Y轴同步送入扫描信号和数据信号。X轴方向的DA转换器输出扫描信号为O～5 V的锯齿波信号，而数据信号为-5～5 V，反应了各个频率点上的信号幅值和相位，由另一片D／A转换器向Y轴方向输出。

　　3 系统软件设计

　　系统软件设计由单片机和FPGA组成。整个系统以用户按键中断为主线，调用不同的处理函数，与FPGA中各个控制模块之间，以总线的进行数据的交换，实现了系统测量频率特性的功能。软件流程图见图4。

　　4 结束语

　　本扫频仪利用数字频率合成技术(DDS)产生扫频信号，通过14位D／A转换器DAC904产生了10 Hz～100 kHz的正弦扫频信号，作用于被测网络。网络的输出信号通过有效值采样电路，以及由比较器LM311配合FPGA内部实现的测相电路，完成了对被测网络频率特性的测量。

　　为对系统的性能进行测试，制作了一个中心频率为5 kHz。带宽为±50 Hz的阻容双T网络。测试结果表明，在网络的通带和阻带内，相频特性测量均达到了3°以内的测量精度，幅频特性的测量误差均小于50％。此外，该系统可以通过键盘输入扫频范围，通过示波器显示幅频、相频曲线，并可以在液晶显示器上显示该网络在特定频率点上的幅度、相位特性值。该系统操作简单，成本低廉，测量精确，具有很强的实用性。