脉冲参数测量仪的设计与实现(1)整体思路方案分析

 设计并制作一个数字显示的周期性矩形脉冲信号参数测量仪,其输入阻抗为50Ω。同时设计并制作一个标准矩形脉冲信号发生器,作为测试仪的附加功能。具体要求如下:

 (1)测量脉冲信号频率,频率范围为10Hz~2MHz,测量误差的绝对值不大于0.1%。

(2)测量脉冲信号占空比D,测量范围为10%~90%,测量误差的绝对值不大于2%。  

(3)测量脉冲信号幅度,幅度范围为0.1~10V,测量误差的绝对值不大于2%。

(4)测量脉冲信号上升时间,测量范围为50.0~999ns,测量误差的绝对值不大于5%。

(5)提供一个标准矩形脉冲信号发生器,要求:

      a) 频率为1MHz,误差的绝对值不大于0.1%;

      b) 脉宽为100ns,误差的绝对值不大于1%;

      c) 幅度为5±0.1V(负载电阻为50);

      d) 上升时间不大于30ns,过冲不大于5%。

看到整体题目,很明显只能拿fpga做,因为这种精度要求,拿其他平台做达不到,所以必须用EDA技术。

1)测频是个很经典问题,频率计在电赛中也单独出现过,测频主要有3种方法,直接法,等周期法,等精度,后面再详细说。

2)测量占空比,占空比是在频率计问题上演化而来的,占空比=高电平时间/(高电平时间+低电平时间)。

3)测幅也是很常见的问题,难点在于幅度跨度太大,0.1v到10v,一定是要信号调理的。

4)测量上升沿时间,在数电课本中方波上升沿的时间定义为:方波幅度10%到90%的时间为上升沿时间,依据此想到做一个比较器,门限就是幅度的10%和90%,比较后高电平时间为方波上升沿时间,测量方波高电平时间又回到第2问中去。

此题的难点在于外部的模拟电路,而不在于fpga的代码。

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