基于单片机和FPGA的频率特性测试仪的设计
2．4 相位测量模块的方案
该模块采用相位一时间转化法。两个频率相同、相位不同的正弦信号经整形异或运算后产生脉宽为Tx、周期为T的方波,相位差与(TX/T)之间始终存在一一对应关系。因此无论频率如何变化，只要测出(Tx／T)，相位差的大小也就确定。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/173597.htm
3 理论分析与计算
3．1 DDS相关计算
由DDS原理可得：
式中，N为相位累加器位数，K为频率控制字。
当K=1时，可知DDS的最低输出频率为：
此即DDS的频率分辨率。
(1)移相信号发生器部分DDS由于输出级D／A转换器DAC0800的建立时间为100 ns，则时钟频率应小于10 MHz，取时钟频率fout=8．388 608 MHz，相位累加器N=23bit，则：
(2)扫频信号部分DDS 由于FPGA片内资源丰富，为保证足够的扫频精度，取参考时钟频率fclk为40 MHz。通过控制频率控制字K的变化范围，完全可以满足DAC0800的速度要求。
3．2 相位测量相关计算
由FPGA利用等精度法测得被测信号和基准时钟的频率分别为f0、fCP，对被测信号鉴相后，由得到的相位差脉冲宽度T控制计数器计数，其计数值设为M，则被测信号的相位差为：
(1)相位测量误差计算 若让计数器在1 s内累计记数，则累计数：M1=Mf0，式(5)改为
其测量误差△φ为：
(2)相位测量分辨率计算 数字移相信号发生器频率范围为20 Hz～20 kHz，相位差测量范围为0~359°，因此计数器时钟频率fclk至少为72 MHz，取fCP=100 MHz，由于计数器分辨率为±1，对应最小相位分辨率(f0=20 kHz时)：
4 系统整体框图
系统设计发挥FPGA稳定、可靠、可编程的特点，让FP-GA实现尽可能多的功能，从而减少模拟部分的工作，使整个设计更加可靠。系统整体框图如图2所示。
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