一种等精度频率计的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种等精度频率计，包括基于FPGA主控芯片(1)，电源模块(2)，阻抗变换电路(3)，可控增益放大模块(4)，整形电路模块(5)，显示模块(6)，FPGA配置芯片(7)和键盘模块(8)，其中FPGA主控芯片(1)，阻抗变换电路(3)，可控增益放大模块(4)，整形电路模块(5)，显示模块(6)和FPGA配置芯片(7)，与电源模块(2)相连接，所述的整形电路模块(5)，显示模块(6),FPGA配置芯片(7)，键盘模块(8)与FPGA主控芯片(1)相连接，阻抗变换电路(3)与可控增益放大模块(4)相连接，可控增益放大模块(4)与整形电路模块(5)相连接。提高了测量精度。
【专利说明】
一种等精度频率计
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及仪器仪表领域，尤其涉及一种等精度频率计。
【背景技术】
[0002]等精度频率计是电子测量与仪表技术最基础的电子仪表类别之一，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可或缺的测量仪器。现在频率计已是向数字智能方向发展，即可以很精确的读数也很方便控制。等精度频率计是频率计发展的方向，它不仅可以很方便的读数，而且还可以很使频率的测量范围和测量准确度上都比模拟先进。但是目前的频率计测量精度不高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种等精度频率计，主要解决上述现有技术所存在的缺陷，提高了测量精度。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的。
[0005]本实用新型一种等精度频率计，包括:基于现场可编程门阵列FPGA主控芯片(I)，电源模块(2)，阻抗变换电路(3)，可控增益放大模块(4)，整形电路模块(5)，显示模块(6)，FPGA配置芯片(7)和键盘模块(8)，其中FPGA主控芯片(I)，阻抗变换电路(3)，可控增益放大模块(4)，整形电路模块(5)，显示模块(6)和FPGA配置芯片(7)，与电源模块(2)相连接，所述的整形电路模块(5)，显示模块(6)，FPGA配置芯片(7)，键盘模块(8)与FPGA主控芯片(I)相连接，阻抗变换电路(3)与可控增益放大模块(4)相连接，可控增益放大模块(4)与整形电路模块(5)相连接。
[0006]进一步地，FPGA主控芯片(I)包括:2个独立的锁相环，6272个逻辑单元，15个18乘18的乘法器和92个用户输入输出I/O接口。
[0007]进一步地，电源模块(2)包括开关电源，1.2V电源，2.5V电源和3.3V电源。
[0008]进一步地，阻抗变换电路(3)具体为高速电路反馈型放大器，具有正负2.5V到正负15V的宽电源供电范围。
[0009]进一步地，可控增益放大模块(4)具体为低噪声和电压控制型放大器，包括固定增益放大器、压控精密无源衰减器和线性增益控制电路。
[0010]进一步地，整形电路模块(5)具体为高速和低功耗的电压比较器[0011 ]本实用新型的有益效果:
[0012]本实用新型基于FPGA可编程逻辑器件，其丰富的内部逻辑资源可支持频率测量及数据处理的实现。通过嵌入式mc8051内核作为主控模块，可方便控制等精度测频的闸门时间，测量精度高，操作简单。本实用新型能够实现高精度频率测量，脉宽测量，相位测量，在测频全域相对误差恒为百万分之一。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的一种等精度频率计的结构示意图。
[0014]图2为本实用新型的电源模块的电路原理图。
[0015]图3为本实用新型的阻抗变换电路的电路原理图。
[0016]图4为本实用新型的可控增益放大模块的电路原理图。
[0017]图5为本实用新型的整形电路模块的电路原理图。
[0018]图6为本实用新型的FPGA配置芯片的电路原理图。
【具体实施方式】
[0019]请参阅图1，本实用新型公开了一种基于现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGate Array，FPGA)的等精度频率计，包括:FPGA主控芯片(I)，电源模块(2)，阻抗变换电路
(3)，可控增益放大模块(4)，整形电路模块(5)，显示模块(6)，FPGA配置芯片(7)和键盘模块
(8)，其中FPGA主控芯片(I)，阻抗变换电路(3)，可控增益放大模块(4)，整形电路模块(5)，显示模块(6)和FPGA配置芯片(7)，与电源模块(2)相连接，所述的整形电路模块(5)，显示模块(6)，FPGA配置芯片(7)，键盘模块(8)与FPGA主控芯片(I)相连接，阻抗变换电路(3)与可控增益放大模块(4)相连接，可控增益放大模块(4)与整形电路模块(5)相连接。
[0020]其中，该FPGA主控芯片(I)的型号为Cyclone EP4CE6E22C8N，该FPGA主控芯片包括:2个独立的锁相环(Phase Locked Loop，PLL)，6272个逻辑单元，内含30个M9K，即270Kb i t的内部RAM，有15个18乘18的乘法器，92个用户输入输出(input/output，I /0)接口，其丰富的内部逻辑资源完全支持嵌入式mc8051内核和等精度测频电路的工作。本实用新型的FPGA主控芯片内部搭建的一个80C51内核一个测频模块，内部锁相环提供两路频率输出，一路18MHz给80C51内核，另一路100MHz频率给测频模块。测频模块分为等精度频率测量模块，相位检测模块，相位测量模块。测频模块中，10MHz提供给32位标准频率计数器，可实现测频全域相对误差恒为百万分之一的测频精度。通过嵌入式80C51内核运行的程序可方便控制测频闸门时间，实现自动测量频率。
[0021 ] 请参阅图2，电源模块(2)包括一个开关电源，一个1.2V电源，一个2.5V电源和一个
3.3V电源，其中开关电源输出正负5V供给阻抗变换电路、可控增益放大模块和整形电路模块，1.2V电源提供稳定的电压给FPGA内核工作，2.5V电源作为辅助电源供给FPGA内部其他模块工作，3.3V电源作为1/0驱动电源供给FPGA的1/0模块工作。
[0022]请参阅图3，本实用新型的阻抗变换电路(3)可以为高速电路反馈型放大器，型号可以为THS4001，它具有正负2.5V到正负15V的宽电源供电范围，增益为I时，-3DB带宽270Mhz，可作为电压跟随器进行阻抗变换，从而减小对被测电路的影响。
[0023]请参阅图4，本实用新型的可控增益放大模块(4)可以为低噪声、电压控制型放大器，具体的型号可以为AD603。它提供精确的引脚可选增益，90MHz带宽时增益范围为-1ldB至+31CIBJD603由一个可设置固定增益放大器、压控精密无源衰减器和线性增益控制电路构成。用一个外部电阻便可获得任何中间增益范围。折合到输入的噪声谱密度仅为1.3nV/V Hz，采用推荐的± 5V电源时功耗为125mW。
[0024]请参阅图5，本实用新型的整形电路模块(5)具体为高速、低功耗的电压比较器，它可以为MAX903，它的传输延迟的典型值仅为8ns。由MAX903组成滞回电压比较器实现正弦波、三角波整形功能，可以满足本频率计的设计。
[0025]本实用新型的显示模块(6)可以为2.42寸的OLED显示屏，采用8080时序并行总线接口，分辨率128 X 64，该屏幕采用SSD1306作为显示控制器，刷新速度快，显示效果好。
[0026]本实用新型基于FPGA可编程逻辑器件，其丰富的内部逻辑资源可支持频率测量及数据处理的实现。通过嵌入式mc8051内核作为主控模块，可方便控制等精度测频的闸门时间，测量精度高，操作简单。本实用新型能够实现高精度频率测量，脉宽测量，相位测量，在测频全域相对误差恒为百万分之一。
[0027]综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
【主权项】
1.一种等精度频率计，其特征在于，包括:基于现场可编程门阵列FPGA主控芯片(I)，电源模块(2)，阻抗变换电路(3)，可控增益放大模块(4)，整形电路模块(5)，显示模块(6)，FPGA配置芯片(7)和键盘模块(8)，其中FPGA主控芯片(I)，阻抗变换电路(3)，可控增益放大模块(4)，整形电路模块(5)，显示模块(6)和FPGA配置芯片(7)，与电源模块(2)相连接，所述的整形电路模块(5)，显示模块(6)，FPGA配置芯片(7)，键盘模块(8)与FPGA主控芯片(I)相连接，阻抗变换电路(3)与可控增益放大模块(4)相连接，可控增益放大模块(4)与整形电路模块(5)相连接。2.如权利要求1所述的等精度频率计，其特征在于:所述FPGA主控芯片(I)包括:2个独立的锁相环，6272个逻辑单元，15个18乘18的乘法器和92个用户输入输出I/O接口。3.如权利要求1所述的等精度频率计，其特征在于:所述电源模块(2)包括开关电源，1.2V电源，2.5V电源和3.3V电源。4.如权利要求1所述的等精度频率计，其特征在于:所述阻抗变换电路(3)具体为高速电路反馈型放大器，具有正负2.5V到正负15V的宽电源供电范围。5.如权利要求1所述的等精度频率计，其特征在于:所述可控增益放大模块(4)具体为低噪声和电压控制型放大器，包括固定增益放大器、压控精密无源衰减器和线性增益控制电路。6.如权利要求1所述的等精度频率计，其特征在于:整形电路模块(5)具体为高速和低功耗的电压比较器。
【文档编号】G01R23/10GK205691666SQ201620588068
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月16日 公开号201620588068.0, CN 201620588068, CN 205691666 U, CN 205691666U, CN-U-205691666, CN201620588068, CN201620588068.0, CN205691666 U, CN205691666U
【发明人】张凯利, 胡高杰, 倪奇, 康维, 邵德奇, 张春燕
【申请人】哈尔滨理工大学