以单片机和 FPGA构成的最小体系为操控中心，由宽带扩大模块，比较整形模块，频率、相位差丈量模块等模块构成。在FPGA内选用等精度测频法测出频率和周期，可完成对有效值为0.005V~5V，频率规模1Hz~35MHz 信号的频率、周期的丈量。用计数法测出相位差，可完成对有效值0.5V~5V，频率10Hz~100KHz 信号的相位差丈量。体系功用由按键操控，可对丈量成果实时显现，人机交互界面友爱，达到了较好的性能指标。
峰值检波模块
在进入模仿开关之前，需求进行峰值检波，通过测得的信号的幅值确认模仿开关的通道。峰值检波电路是由二极管电路和电压跟从器组成，其作业原理为：当输入电压正半周通过期，检波管D2导通，对电容C1充电，直到抵达其峰值。三极管的基极由单片机操控，发生10us 的高电平使电容放电，以削减前一频率丈量对后一频率丈量的影响，进步幅值丈量精度。其间D1处于常导通状况，用以补偿D2 上形成的压降。%&&&&&%C1 的取值需依据被测信号的频率适宜的选取，此电路中的二极管运用高频二极管，可大大进步丈量规模的频率上限。其电路图如图2.2 所示。
宽带通道扩大器剖析
为了检测有效值0.005V~ 5V的信号（即Vp_p 为0.014V~14V）的频率，而高频比较器TL3116能检测到的输入信号的最小起伏Vp_p=0.8V，因而需求对信号进行程控扩大。当测得的信号峰峰值Vp_p小于0.1V 时，设定扩大倍数为120，当0.1V～1V 时设定扩大倍数为10，当Vp_p大于1V时，设定扩大倍数为1。以MAX309为模仿开关，用OPA637接成一级同相扩大器进行10倍增益扩大。用两级OPA637级联进行120倍扩大。其原理图如图2.3。
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比较整形电路
在测频、测周部分，因为咱们没有带宽由1Hz 到35MHz 的比较器，所以选用分段处理的办法完成整个频带的丈量，高频部分用TI公司的TL3116完成，低频部分选用LM311。为按捺搅扰引起的误翻转，咱们采取了带正反馈的滞回比较电路的办法。
在反相输入办法时，其正向阈值电压，对应比较后信号的下降沿。负向阈值电平为0V，对应于比较后信号的上升沿。故输出信号的上升沿仍属过零比较。测相的两路信号通过整形，要使发生的额定相差最小，有必要确保两路通道参数的一致性，选用TI 公司的双路比较器TLC372。
FPGA 模块
本体系选用数字办法在FPGA 内部进行频率和相位差的丈量。其电路图如图2.6 所示。其间fx_h 和fx_l 分别为高频信号和低频信号输入端。CH1 和CH2分别为两路相位信号如数端。
