阐述基于FPGA的高精度频率计的设计与实现

易显刚 黄虎城

摘要：随着电子技术的发展，频率计的应用越来越广泛，本文设计了一种基于FPGA的高精度频率计，该频率计以FPGA和单片机为核心，能够高精度的对信号频率进行测量，在测量范围、精度和稳定性方面都有优异的性能。

关键词：数字频率计;计数法;高精度

1 系统的整体设计

本文设计的高精度频率计硬件部分主要包括宽带通道放大器、高速比较器、单片机以及FPGA等几部分组成。系统的运行原理如下：单路正弦信号经过宽带通道放大器，由放大器进行放大，最大可以得到26dB的电压增益;在放大以后信号进入高度比较器，由其整形成方波信号，并且输入到FPGA，由FPGA将方波信号进行分频，然后计数，最终将结果发送给单片机;单片机在得到技术结果以后，会选择精度最高的结果，并根据其计算出频率、时间间隔和占空比等信息，并由液晶显示屏将结果显示出来。同时，单片机还能够对FPGA进行控制。为了提高信号传输的稳定性，在不同硬件模块之间，通过“双绞线”来进行信号传输。

2 系统的硬件设计

2.1 供电模块设计

本文设计的高精度频率的电源选择±5V的双电源;应用了AMS1117-3.3来获得3.3V的电压，这样可以保证电压稳定保持在3.3V，不受负载影响;接口芯片、FPGA和单片机的供电由FFC线、杜邦线和通用串行总线接口来完成。

2.2 宽带通道放大器

本系统采用OPA847作为宽带通道放大器，该芯片是一种宽带、极低噪声电压反馈运算放大器，具有较高的稳定性。其带宽可以达到3.9GHz;压摆率达到950V/μS;输入噪声0.85nV/√Hz。……