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1、2008年7月电子测试JUL.2008第7期ELECTRONICTESTNO.73基于MCU和FPGA的波特仪的设计胡泽民,姚晓亮,杨林杰(山东大学威海分校威海264209)摘要:频率响应特性是电路系统的重要性能指标,对电路的实际应用有着重要的意义,波特图是研究频率响应特性的重要手段。本文基于波特仪的工作原理,系统采用单片机(AT89S52)和FPGA为控制核心,通过对前级信号的调理及程控放大,对低频段(0～100kHz)的数字脉冲鉴相,有效值转换,及对电路网络进行幅频特性曲线和相频特性曲线的扫描,利用FPGA进行频率检测和相位差检测,用单片机作为显示及用户界面的
2、控制核心,从而实现了波特仪的功能。通过对双T网络幅频响应、相频响应特性的测试,并与仿真数据进行比较,实验证明该波特仪测试频率范围较广、系统设计简单。关键词:单片机;FPGA;鉴相;鉴频;波特图;频率响应中图分类号:TP216文献标识码:ADesignofinstrumentformeasurementbaudbasedonMCUandFPGAHuZemin,YaoXiaoliang,YangLinjie(ShandongUniversityatWeihai,Weihai264209,China)Abstract:Thefrequencyresponsecharac
3、teristicofcircuitsystemisaveryimportantperform2ancequality,andmakesgreatsignificancetoitspracticality.Bodeplotisausefulwaytostudythefrequencyresponsecharacteristic.Thedesignbasedontheprinciplesofinstrumentofmeasurementbaud,thesystemtakestheMCU(AT89S52)andFPGAascontrolcore,andthenmakes
4、adjustoftheformersignalandusesprogrammablegainamplify,makesdigitalpulseoflowfrequency(0～100kHz)toPD,transformsintovirtualvalue.Throughtoscantheplotoftheamplitudefrequencycharacteristicandphasefrequencycharacteristicofthecircuitnetwork,usesFPGAtomakePDandFD,andtakesMCUasdisplayandUserI
5、nterfacecontrolcore.Thenrealizethefunctionofinstrumentofmeasurementbaud.ThroughtestifytheamplitudeandphasefrequencycharacteristicoftheDouble2Tcircuitnetwork,andthencomparedtothesimulationdata,thetestvalidatethatthisinstrumentcantestifywidefrequencyboundandde2signedsimply.Keywords:MCU;
6、FPGA;PD;FD;Bodeplot;frequencyresponse3基金项目:2005山东省教育厅项目EDA技术在实际电子电路中优化设计研究的资助电子测试55ELECTRONICTEST2008.7ApplicationofMCU&PLD0引言1总体设计方案及实现框图频率特性是各种电路系统及电子仪器的重要系统采用单片机和FPGA共同控制的方案,扫性能指标,尤其是模拟和高频电子线路中,系统的频信号选用DDS技术产生,采用模拟开关进行通频率特性尤为重要,频率特性分为幅值特性和相频道选择实现了在系统自检测相和被测网络特性测特性。在高频放大器、网络的线性度分析、伺
7、服电试间的切换,并选用真有效值转换芯片AD536实机的调速系统等各种情况下,均需要对频率特性进现了峰值检测,采用脉冲计数法实现了相位检测,行分析测量。系统总体框图如图1所示。图1波特仪系统实现框图大),放大限幅,电平转换,脉冲整形。2主要功能电路的设计2.1.2有效值转换模块该模块用于峰值检测。选用AD536将正弦波的2.1模拟电路设计部分峰峰值直接转化为有效值经A/D转换送FPGA处理。2.1.1相位测量部分信号处理模块电路2.1.3送示波器显示模块该整形电路工作范围:幅值范围50mV～8V,为在示波器上同时显示幅频特性、相频特性曲频率范围20Hz～1MHz;其
8、中当1V以
