一种高精度频率测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高精度频率测量装置，包括第一主控电路、第二主控电路、数字锁相环和恒温晶振，所述第一主控电路的第一通信端用于接收外部参考信号，所述第一主控电路的第二通信端用于接收被测信号，所述第一主控电路的第三通信端与第二主控电路的第一通信端连接，所述第二主控电路的第二通信端与数字锁相环的第一通信端连接，所述第二主控电路的第三通信端与恒温晶振的控制端连接，所述数字锁相环的第一输入端用于接收外部参考信号，所述数字锁相环的第二输入端用于接收被测信号，所述数字锁相环的第三输入端与数字锁相环的输出端连接，所述数字锁相环的第四输入端与恒温晶振的输出端连接。本实用新型专利技术提高了频率测量精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度频率测量装置


[0001]本技术属于时间统一
，特别是涉及一种高精度频率测量装置。

技术介绍

[0002]目前，行业常用的频率测量方法有频率测量法和周期测量法两种，这两种频率测量方法都是在FPGA内部完成测量。如图1所示，频率测量法是在时间t内对被测信号的脉冲数N进行计数，然后求出单位时间内的脉冲数，即为被测信号的频率，适用于高频信号测量。如图2所示，周期测量法是先测量出被测信号的周期T，然后根据频率f=1/T求出被测信号的频率，适用于低频信号测量。但是上述两种方法都会产生
±
1个被测脉冲误差，受限于FPGA最高支持时钟不超过300MHz,两种测量方法精度都不高，误差＞3E
‑
8；在时频领域无法满足时频领域的频率测量需求。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种高精度频率测量装置。
[0004]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高精度频率测量装置，包括第一主控电路、第二主控电路、数字锁相环和恒温晶振，所述第一主控电路的第一通信端用于接收外部参考信号，所述第一主控电路的第二通信端用于接收被测信号，所述第一主控电路的第三通信端与第二主控电路的第一通信端连接，所述第二主控电路的第二通信端与数字锁相环的第一通信端连接，所述第二主控电路的第三通信端与恒温晶振的控制端连接，所述数字锁相环的第一输入端用于接收外部参考信号，所述数字锁相环的第二输入端用于接收被测信号，所述数字锁相环的第三输入端与数字锁相环的输出端连接，所述数字锁相环的第四输入端与恒温晶振的输出端连接。
[0005]优选的，所述高精度频率测量装置还包括显示器，所述显示器的输入端与第二主控电路的第四通信端连接。
[0006]优选的，所述高精度频率测量装置的第五通信端用于与上位机的输入端连接。
[0007]优选的，所述第一主控电路由FPGA或CPLD可编程逻辑电路实现。
[0008]优选的，所述FPGA可编程逻辑电路所使用的芯片型号为GW1N
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LV4QN48C6
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15。
[0009]优选的，所述第二主控电路由ARM或MCU微控制器实现。
[0010]优选的，所述MCU微控制器所使用的芯片型号为STM32F407VGT6。
[0011]优选的，所述数字锁相环的型号为AD9545BCPZ。
[0012]本技术的有益效果是：本技术提供的高精度频率测量装置能同时测量低频信号和高频信号的频率，并且提高了频率测量精度。
附图说明
[0013]图1为频率测量法的一个原理示意图；
[0014]图2为周期测量法的一个原理示意图；
[0015]图3为本技术中高精度频率测量装置的一个实施例的组成框图；
[0016]图4为相位差比对的一个示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合实施例，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0018]参阅图3
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图4，本实施例提供了一种高精度频率测量装置：
[0019]如图3所示，一种高精度频率测量装置，包括第一主控电路、第二主控电路、数字锁相环和恒温晶振。所述第一主控电路的第一通信端用于接收外部参考信号，所述第一主控电路的第二通信端用于接收被测信号，所述第一主控电路的第三通信端与第二主控电路的第一通信端连接，所述第二主控电路的第二通信端与数字锁相的第一通信端环连接，所述第二主控电路的第三通信端与恒温晶振的控制端连接，所述数字锁相环的第一输入端用于接收外部参考信号，所述数字锁相环的第二输入端用于接收被测信号，所述数字锁相环的第三输入端与数字锁相环的输出端连接，所述数字锁相环的第四输入端与恒温晶振的输出端连接。
[0020]本实施例的工作原理为：所述数字锁相环测量外部参考信号和恒温晶振输出的基准时钟信号的相位差，得到第一相位差；第二主控电路根据第一相位差实时调整恒温晶振的频偏，使得恒温晶振最终锁定在外部参考信号上；第一主控电路利用频率测量法和周期测量法测量被测信号的频率，得到粗测量结果；第二主控电路根据粗测量结果配置数字锁相环输出一路与粗测量结果相近的时钟信号进入数字锁相环的第三输入端，并将该时钟信号作为测量基准时钟；数字锁相环测量被测信号和测量基准时钟的相位差比对结果，第二主控电路根据连续的相位差比对结果计算出被测信号的频率。
[0021]在一个实施例中，所述第一主控电路由FPGA或CPLD可编程逻辑电路实现。
[0022]在一个实施例中，所述第二主控电路由ARM或MCU微控制器实现。
[0023]在一个实施例中，所述第一主控电路的第三通信端为SPI通信接口，所述第二主控电路的第一通信端和第二通信端为SPI通信接口，所述数字锁相环的第一通信端为SPI通信接口，所述第二主控电路的第三通信端为DAC接口。
[0024]在一个实施例中，所述第一主控电路由FPGA可编程逻辑电路实现，所述第二主控电路由MCU微控制器实现，所述FPGA可编程逻辑电路所使用的芯片型号为GW1N
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LV4QN48C6
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15，所述MCU微控制器所使用的芯片型号为STM32F407VGT6，所述数字锁相环的型号为AD9545BCPZ，恒温晶振采用稳定度优于2E
‑
12/S的10MHz晶振，外部参考信号的频率为10MHz、准确度优于1E
‑
13。
[0025]所述外部参考信号主要用于驯服恒温晶振，恒温晶振经过驯服后准确度可与外部参考信号一致，驯服后恒温晶振的准确度优于1E
‑
13；恒温晶振输出10MHz时钟信号进入数字锁相环，经驯服后作为数字锁相环的基准时钟。FPGA可编程逻辑电路通过频率测量法和周期测量法进行被测信号频率的粗测量，并将粗测量结果通过SPI总线反馈给MCU微控制
器。
[0026]所述数字锁相环测量外部参考信号和10MHz时钟信号的相位差，得到第一相位差，并将第一相位差反馈给MCU微控制器，MCU微控制器根据第一相位差实时调整恒温晶振的偏振，使得恒温晶振最终锁定在外部参考信号上。
[0027]MCU微控制器根据粗测量结果配置数字锁相环输出一路与粗测量的结果相近的时钟信号进入数字锁相环的第三输入端，因为数字锁相环输出的频率是明确的，且是基于10MHz时钟信号产生的，其准确度优于1E
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13，可作为测量基准时钟。数字锁相环测量被测信号和测量基准时钟的相位差比对结果，MCU微控制器根据连续的相位差比对结果计算出被测信号的频率。相位差比对如图4所示，测量基准时钟的周期为T，如果被测信号的周期大于T，则本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度频率测量装置，其特征在于，包括第一主控电路、第二主控电路、数字锁相环和恒温晶振，所述第一主控电路的第一通信端用于接收外部参考信号，所述第一主控电路的第二通信端用于接收被测信号，所述第一主控电路的第三通信端与第二主控电路的第一通信端连接，所述第二主控电路的第二通信端与数字锁相环的第一通信端连接，所述第二主控电路的第三通信端与恒温晶振的控制端连接，所述数字锁相环的第一输入端用于接收外部参考信号，所述数字锁相环的第二输入端用于接收被测信号，所述数字锁相环的第三输入端与数字锁相环的输出端连接，所述数字锁相环的第四输入端与恒温晶振的输出端连接。2.根据权利要求1所述的一种高精度频率测量装置，其特征在于，所述高精度频率测量装置还包括显示器，所述显示器的输入端与第二主控电路的第四通信端连接。3.根据权利要求1所述的一种高精度频率测...

【专利技术属性】
技术研发人员：严波，曾迎春，朱敏，简和兵，邓意峰，温学斌，杨彩芳，李文龙，
申请(专利权)人：成都金诺信高科技有限公司，
类型：新型
国别省市：