本实用新型专利技术公开了一种便携式小信号实时与分档测量装置，它包括电源模块、第一放大器、第二放大器、比较器模块、可编程逻辑器件模块、单片机模块、TFT液晶屏模块及分档模块。首先，通过等精度测频法得到被测信号频率值和周期值。其次，通过直接测周期得到占空比。最后，当输入两路信号时可得实际相位差。利用单片机模块驱动TFT液晶屏模块进行数值显示。本装置实现了对幅值为50mV至1V，频率为1Hz至10MHz的信号频率、周期、占空比、相位差等参数的测定。测量误差低于10‑4，屏幕的刷新率低于0.5s。本实用新型专利技术实现了对小信号的实时检测和分档检测；操作简易，体积轻巧，便于学生能够在非专业实验场所进行使用。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及信号处理、可编程逻辑
，特别是一种便携式小信号实时与分档测量装置。
技术介绍
电子信息科学的实验离不开对信号的分析。信号分析离不开对频率、周期、占空比、信号相位差等基本参数的测定，这些参数在工业晶振测试、无线通信具有重要地位。然而，传统的示波器对于频率测量的精度低；频谱仪无法实现对信号的实时性测定。因此，频率测量仪对于电子信息科学学习具有举足轻重的作用。现有的频率测量仪具有如下特点：1）、基于单片机开发的技术。这样的频率测量仪实时性和显示的刷新率较低，如果信号变化快，不能够对信号实现实时的检测。2）、一般地对放大器的要求不高。这样的频率测量仪成本降低，但是无法检测小信号的频率特性。而学生实验中存在大量的小信号分析，这样不适用于学生的自主学习。3）、具有教学式的特点和功能。这样的频率测量仪功能完善，计量参数丰富。但是使用相对复杂，成本高，体积笨重，学生只能在实验室等科研场所使用。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种便携式小信号实时与分档测量装置，该装置弥补市场上缺少使用便捷，体积轻巧而实时性高的频率测量仪。该装置实现学生能够在非专业实验场所进行一般电信号的实时分析。本技术的目的是这样实现的：一种便携式小信号实时与分档测量装置，其包括：电源模块、第一放大器、第二放大器、比较器模块、可编程逻辑器件模块、单片机模块、TFT液晶屏模块及分档模块，所述第一放大器与电源模块、比较器模块及分档模块连接；所述第二放大器与电源模块、比较器模块及分档模块连接；所述比较器模块与电源模块、第一放大器、第二放大器及可编程逻辑器件模块连接；所述可编程逻辑器件模块与电源模块、比较器模块及单片机模块连接；所述单片机模块与电源模块、可编程逻辑器件模块及TFT液晶屏模块连接；所述TFT液晶屏模块与电源模块及单片机模块连接。与现有技术相比，本技术的有益效果是：利用可编程逻辑器件实现信号处理算法能够提高信号分析的实时性，同时，精简功能、减小体积能够使得频率测量仪使用便捷、易于携带，使得学生能够在寝室、教室等非专业实验场所也能够进行信号的测定和分析。这样的学生测量仪是具有学生式的特点，同时也具有核心的信号分析功能。附图说明图1为本装置结构框图；图2为本装置工作流程图。具体实施方式参阅图1，本技术包括：电源模块1、第一放大器2、第二放大器3、比较器模块4、可编程逻辑器件模块5、单片机模块6、TFT液晶屏模块7及分档模块8。一路正弦波、方波或者三角波信号输入，根据信号幅值调整分档模块8的档位选择，由第一放大器2或第二放大器3放大信号，经过比较器模块4整形，经过可编程逻辑器件模块5进行信号的计数，最后利用串行协议传输至单片机模块6，单片机模块6将计数值转化成实际的频率、周期、占空比等参数输出至TFT液晶屏模块7。相同地，使用两路信号输入，根据信号幅值调整分档模块8的档位选择，由第一放大器2和第二放大器3分别放大信号，经比较器模块4整形，经过可编程逻辑器件模块5进行信号的计数，最后利用串行协议传输至单片机模块6，单片机模块6将计数值转化成实际的信号相位差等参数输出至TFT液晶屏模块7。参阅图2，本技术上电之后，整个装置加电，各个模块开始工作。其过程如下：根据信号A和信号B的幅值调整分档模块8的档位选择；信号A和信号B分别输入至第一放大器2和第二放大器3；第一放大器2和第二放大器3将输入的小信号放大输出至比较器模块4；第一放大器2和第二放大器3采用宽带压控放大器VCA821芯片，可以通过改变输入端的电压范围来改变电压的放大倍数，实现放大倍数的压控可调，这样学生可以根据实际的电压输入选择不同的档位。比较器模块4采用过零比较器芯片TLV3501，先将一路或者两路信号整形之后成为比较理想的方波信号，再将信号输入到可编程逻辑器件模块5。可编程逻辑器件模块5选用FPGA，单片机模块6选用51单片机。首先，利用FPGA在单位预设闸门时间中，通过等精度测频法测得被测信号计数值，标准信号计数值，根据被测信号频率与标准信号的比值等于被测信号计数值与标准信号计数值的比值得到被测信号频率值。由于频率测试频率误差只和单位预设闸门时间和标准信号有关，实现了测试的精度。其次，同理利用等精度测频法可得待测信号的周期值。再次，通过直接测周期对高电平进行计数，从而得到待测信号脉冲宽度，根据待测信号脉冲宽度与待测信号的周期的比值得到占空比。最后，当输入两路信号时，在FPGA中将两路信号进行逻辑与运算得到相位相差部分的脉冲，根据等精度测频法对脉冲计数测频可得实际相位差。FPGA将上述计数值通过串行协议传输至单片机模块6，单片机模块6将上述测得的参数整合、驱动TFT液晶屏模块7进行数值显示。通过上述步骤，实现了通过本装置即可完成对幅值为50mV至1V，频率为1Hz至10MHz的信号频率、周期、占空比、相位差等参数的测定。测量误差低于10-4，屏幕的刷新率低于0.5s。同时由于模块少、体积小，实现了学生在非专业实验场所对信号的基本分析。本技术的整体使用方法为：将本技术插头插至市电插座后，本技术装置上电220V，复位初始化。将单路信号（正弦波、方波）或者多路信号接入输入端。根据信号幅值大小，选择不同档位，包括：档位1（50mV~200mV）、档位2（200mV~700mV）或档位3（700mV~1V），即可在TFT液晶屏读数。本技术装置处理数据和信号，最后通过TFT显示屏读取所需数据包括两路信号时间差、信号频率值、信号周期值、信号占空比等数据。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种便携式小信号实时与分档测量装置，其特征在于该装置包括：电源模块（1）、第一放大器（2）、第二放大器（3）、比较器模块（4）、可编程逻辑器件模块（5）、单片机模块（6）、TFT液晶屏模块（7）及分档模块（8），所述第一放大器（2）与电源模块（1）、比较器模块（4）及分档模块（8）连接；所述第二放大器（3）与电源模块（1）、比较器模块（4）及分档模块（8）连接；所述比较器模块（4）与电源模块（1）、第一放大器（2）、第二放大器（3）及可编程逻辑器件模块（5）连接；所述可编程逻辑器件模块（5）与电源模块（1）、比较器模块（4）及单片机模块（6）连接；所述单片机模块（6）与电源模块（1）、可编程逻辑器件模块（5）及TFT液晶屏模块（7）连接；所述TFT液晶屏模块（7）与电源模块（1）及单片机模块（6）连接。
【技术特征摘要】
1.一种便携式小信号实时与分档测量装置，其特征在于该装置包括：电源模块（1）、第一放大器（2）、第二放大器（3）、比较器模块（4）、可编程逻辑器件模块（5）、单片机模块（6）、TFT液晶屏模块（7）及分档模块（8），所述第一放大器（2）与电源模块（1）、比较器模块（4）及分档模块（8）连接；所述第二放大器（3）与电源模块（1）、比较器模块（4）及分档模块（...
【专利技术属性】
技术研发人员：田望晓，林顺豪，李庆利，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：新型
国别省市：上海;31
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