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SAW传感器后端信号处理电路的设计

作者:时间:2009-08-24来源:网络收藏

2 电路设计
设计的最终目标是制造一块集高频振荡、混频、滤波和频率计数为一体的专用集成电路,显然该电路是一个混合信号的处理芯片。为了较容易地完成整个系统的设计,按功能将图1电路分为振荡、混频、滤波、波形变换和频率检测五个部分。在具体电路设计中,采用谐振频率为433.92 MHz的器件。首先利用正反馈原理,并采用电容反馈式结构设计振荡器,将外界环境变化转换为正弦频率信号后,再选用Motorola公司的 MC1496混频器将正弦信号混频并滤波,得到的信号经过波形变换后,成为一个频率范围在2 MHz左右的方波信号。于是,接下来的重点将是设计一个可以精确测量方波信号的频率检测电路。
2.1 频率检测原理及误差分析
为了能够精确地检测出输出信号的频率,采用基于FPGA的数字式频率计的方法。常用的数字式频率检测方法有直接测频法、周期测频法、多周期测频法等。通过对这几种方法的研究和比较,选用直接测频法对输出信号进行检测。
直接测频法就是在一定的时间间隔T内,也就是所谓的闸门时间内测得输入周期信号重复变换的次数N,于是根据频率与周期的关系,被测信号的频率可以表示为:

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/191952.htm


直接测频法会产生测量误差,该误差可以表示如下:

通过对上述原理的分析,给出频率计的整体设计方案如图3所示。该频率检测电路划分为6个子模块电路。通过各个分块设计,可以利用FPGA的优势与可编程性,自顶向下,分块地实现各模块的功能。
各单元电路的功能分别是:
放大整形电路 把被测信号转变成脉冲信号。
闸门选择电路 产生不同的闸门开通时间丁。
分频器电路提供时基信号,作为时间基准。
门控电路产生闸门开通、计数器清零和锁存器的锁存信号。
计数器将信号频率以十进制数的形式记录。
锁存器将十进制计数器计得的数锁存下来。



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