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电路

相位测量子系统

将待测波形经整形后变成数字信号，再对其进行频率及相位测量。

⑴整形电路

正弦信号经同相跟随后再放大一定倍数，可减小其上升时间，经过迟滞比较

后输出同频率的方波信号，为了使两路方波信号的相位差与输入的两路正弦信号

相位差相同，两整形电路的参数须选得一致，保证相移相同。为使信号上升沿陡

度，经一级非门输出可得到上升时间为50ns左右的方波。运放采用OP37，比较

器采用高精度的LM311。电路如图2所示。

图2整形电路

⑵相位测量

图3相位测量硬件电路

两路被测信号异或后再与计数时钟信号“与“得到的信号1和高频计数时钟

信号2，利用信号1、2上升沿计数，通过单片机控制计数周波数，再根据两计

数值计算出相位差。电路图如图3所示，采用两片8254级联，组成了32位计数

器，大大提高了系统的精度。对输入信号进行N倍分频（由单片机对8254进行

控制），则可使读出N个整周波内的计数值，很大地减小了误差。

采用一个D触发器检测相位的超前与滞后使相位扩展到0o-360o。

2数字式移相信号发生器

采用直接数字频率合成技术（DDFS），用两片EPROM27128，存储相同的

波形数据，分别由两路有设定数据差值的地址数据寻址即可输出有设定相移的两

路波形。

图4是基于CPLD的DDFS技术原理框图。

图4基于CPLD的DDFS实现

⑵CPLD的频率和相位控制

控制框图如图5：

图5频率和相位控制框图

⑶存储器及D/A转换电路

设单片机对控幅D/A（DA0832）置数为D7D6D5D4D3D2D1D0，则DAC0832

给AD7524的参考电压为

765432

D72D62D52D42D32D22D1

V2.5

ref256

输出波形的幅值为2V。

ref

图6DDFS电路

1相位差测量模块

（1）原理分析

输入两路同频率的正弦波信号，其波形表达式分别为：



vVsin(t)

1m11



vVsin(t)

2m22

当两路信号的频率相同时，相角

差是一个与时间无关的常

＝－

12

数，将此两路正弦波信号经过放大整

形成两路方波信号f1、f2，经过异或

门输出一个脉冲序列A，与晶振产生

的基准脉冲波B进行与操作得到调制

后的波形C，在一定的时间范围内对B、C中脉冲的个数进行计数得N、N，

bC

则其相位差计算公式为