一种高精度数字频率计制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高精度数字频率计，包括自动增益模块、后级固定增益放大模块、外围负反馈电路模块、脉冲整形模块、控制模块、显示模块和电源模块，自动增益模块、后级固定增益放大模块、脉冲整形模块、控制模块和显示模块依次连接，外围负反馈电路模块的输入端和输出端分别与后级固定增益放大模块和自动增益模块连接。本实用新型专利技术有效提高了系统精度，具有精度高、测量范围大、可靠性好等优点，可为电子设备的频率测量提供完备的技术基础。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度数字频率计
本技术涉及数字电路设计
，具体说是一种高精度数字频率计。
技术介绍
在电子技术中,频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此频率的测量就显得十分重要。数字频率计是数字电路中的典型应用,是电子测量与仪表技术最基础的电子仪器之一,是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，而且它是数字电压表(DVM)必不可少的部件，因此,数字频率计的发展对整个电子产品的发展起着举足轻重的作用。与传统的频率计相比,数字频率计具有精度高、测量范围大、可靠性好等优点，是频率测量的重要手段之一。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种高精度数字频率计。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高精度数字频率计，包括自动增益模块、后级固定增益放大模块、外围负反馈电路模块、脉冲整形模块、控制模块、显示模块和电源模块，所述自动增益模块、后级固定增益放大模块、脉冲整形模块、控制模块和显示模块依次连接，所述外围负反馈电路模块的输入端和输出端分别与所述后级固定增益放大模块和自动增益模块连接；所述电源模块进行供电；所述自动增益模块采用高带宽压控运算放大器VCA810，用于接收脉冲信号并进行放大；所述后级固定增益放大模块采用宽带运算放大器OPA690，用于对脉冲信号进行再次放大，并通过所述外围负反馈电路实现自动增益控制，得到幅值增大且稳定的放大脉冲信号，再将该信号传输到脉冲整形模块；所述脉冲整形模块采用轨至轨高速比较器TLV3501，用于对放大脉冲信号进行整形；所述控制模块采用可编程逻辑列阵FPGA芯片，用于对经过整形的脉冲信号进行参数测量，并将测量结果输出到所述显示模块进行显示。本技术进一步的设计方案中，上述外围负反馈电路模块由依次连接的高速比较器AD8561、检波电路及由TL082搭建的控制电压调整电路构成，所述检波电路由二极管和RC构成；控制电压调整电路与所述自动增益模块连接，高速比较器AD8561与所述后级固定增益放大模块连接。本技术进一步的设计方案中，上述电源模块采用直流稳压电源；所述显示模块采用TFT液晶显示屏。本技术具有以下突出的有益效果：本技术采用可编程的逻辑列阵FPGA作为系统的控制核心，在FPGA内部实现数字电路系统与片内单片机通信，基于闸门时间为1s的等精度测量算法进行相关参数测量，其中闸门时间与待测信号同步，避免了对被测信号计数所产生±1个字的误差,有效提高了系统精度。此外，本系统电路的搭建采用自动增益控制电路（AGC），可将不同频率、不同幅度的待测信号，放大至基本相同的幅度，且高于后级滞回比较器的窗口电压，有效解决了待测信号输入电压变化大、频率范围广的问题。通过本系统各模块之间的相互作用，为本数字频率计设计的实现提供了可能，具有精度高、测量范围大、可靠性好等优点。本技术采用了自动增益控制电路（AGC）和等精度测量法，有效提高了系统精度，具有精度高、测量范围大、可靠性好等优点，可为电子设备的频率测量提供完备的技术基础。附图说明图1为实施例中高精度数字频率计部件连接示意图；图2为实施例中高精度数字频率计工作过程示意图；图中，1-自动增益模块，2-后级固定增益放大模块，3-外围负反馈电路模块，4-脉冲整形模块，5-控制模块，6-显示模块。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步说明。参见图1，本技术中的高精度数字频率计，包括自动增益模块1、后级固定增益放大模块2、外围负反馈电路模块3、脉冲整形模块4、控制模块5、显示模块6和电源模块，自动增益模块1、后级固定增益放大模块2、脉冲整形模块4、控制模块5和显示模块6依次连接，外围负反馈电路模块3的输入端和输出端分别与后级固定增益放大模块2和自动增益模块1连接；电源模块给装置进行供电，采用直流稳压电源，具有体积小、功率密度大、良好的输出短路和过流保护等性能，模块增加去耦电容滤除电源纹波干扰，满足系统所需的电压与工作温度要求；显示模块6采用TFT液晶显示屏。自动增益模块1采用高带宽压控运算放大器VCA810，用于接收脉冲信号并进行放大；自动增益控制AGC电路实时调整高带宽压控运算放大器VCA810的增益控制电压，通过负反馈使得放大后的信号幅度基本保持恒定。其中的后级固定增益采用OPA690固定增益直接放大，由于待测信号频率范围广，电压范围大，所以选用宽带运算放大器OPA690,5V双电源供电，对所有待测信号进行较大倍数的固定增益。对于输入的正弦波信号，经过OPA690的固定增益，小信号得到放大，大信号削顶失真，所以均可达到后级滞回比较器电路的窗口电压。后级固定增益放大模块2采用宽带运算放大器OPA690，用于对脉冲信号进行再次放大，并通过外围负反馈电路实现自动增益控制，得到幅值增大且稳定的放大脉冲信号，再将该信号传输到脉冲整形模块4；外围负反馈电路模块3由依次连接的高速比较器AD8561、检波电路及由TL082搭建的控制电压调整电路构成，检波电路由二极管和RC构成；控制电压调整电路与自动增益模块1连接，高速比较器AD8561与后级固定增益放大模块2连接。脉冲信号经自动增益模块1和后级固定增益放大模块2级联放大后，输入到高速比较器AD8561，高速比较器AD8561比较的是VCA810输出信号和预设电压，接着使用二极管和RC对比较器的输出信号进行检波，检波后的信号输入到控制电压调整电路，TL082将检波得到的电压转换至VCA810的控制电压范围内，使得VCA810能够正常工作，最终可以通过负反馈使得放大后的信号幅度基本保持恒定。脉冲整形模块4采用轨至轨高速比较器TLV3501，用于对放大脉冲信号进行整形；其响应时间为4.5ns，输出高电平5V，输出低电平0V，这样无需AGC放大即可进入FPGA进行频率测量。控制模块5采用可编程逻辑列阵FPGA芯片，用于对经过整形的脉冲信号进行参数测量，并将测量结果输出到显示模块6进行显示。本技术所设计系统在程序设计过中主要采用的是Quartus软件运用Verilog语言来进行FPGA驱动程序的编写，该软件功能强大可完成从设计输入、综合配置、仿真到下载的整个设计过程，具有完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具，可提升程序整体的调试能力，适用并方便于本系统的程序编写。本技术中除了输入和输出显示等少数电路外，其它大部分电路都可以集成在一片FPGA芯片中，大大降低了电路的复杂程度、减小了体积、电路工作也更加可靠和稳定，速度也大为提高，且在数据传输上方便、简单，故非常适合应用在本技术系统里。本技术采用频率等参数的测量采用闸门时间为1s的等精度测量法。闸门时间与待测信号同步，相比于传统方案，避免了对被测信号计数所产生+1个字的误差，有效提高了系统精度。测量频率时，在闸门时间内同时对待测信号和标准信号时钟信号计数，标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度数字频率计，其特征在于，包括自动增益模块(1)、后级固定增益放大模块(2)、外围负反馈电路模块(3)、脉冲整形模块(4)、控制模块(5)、显示模块(6)和电源模块，自动增益模块(1)、后级固定增益放大模块(2)、脉冲整形模块(4)、控制模块(5)和显示模块(6)依次连接，外围负反馈电路模块(3)的输入端和输出端分别与后级固定增益放大模块(2)和自动增益模块(1)连接；电源模块进行供电；/n自动增益模块(1)采用高带宽压控运算放大器VCA810，用于接收脉冲信号并进行放大；/n后级固定增益放大模块(2)采用宽带运算放大器OPA690，用于对脉冲信号进行再次放大，并通过外围负反馈电路实现自动增益控制，得到幅值增大且稳定的放大脉冲信号，再将该信号传输到脉冲整形模块(4)；/n脉冲整形模块(4)采用轨至轨高速比较器TLV3501，用于对放大脉冲信号进行整形；/n控制模块(5)采用可编程逻辑列阵FPGA芯片，用于对经过整形的脉冲信号进行参数测量，并将测量结果输出到显示模块(6)进行显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度数字频率计，其特征在于，包括自动增益模块(1)、后级固定增益放大模块(2)、外围负反馈电路模块(3)、脉冲整形模块(4)、控制模块(5)、显示模块(6)和电源模块，自动增益模块(1)、后级固定增益放大模块(2)、脉冲整形模块(4)、控制模块(5)和显示模块(6)依次连接，外围负反馈电路模块(3)的输入端和输出端分别与后级固定增益放大模块(2)和自动增益模块(1)连接；电源模块进行供电；
自动增益模块(1)采用高带宽压控运算放大器VCA810，用于接收脉冲信号并进行放大；
后级固定增益放大模块(2)采用宽带运算放大器OPA690，用于对脉冲信号进行再次放大，并通过外围负反馈电路实现自动增益控制，得到幅值增大且稳定的放大脉冲信号，再将该信号传输到脉冲整形模...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬冬，闫嘉琪，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32