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3 相频特性测量模块
该模块采用相位一时间转化法。扫频信号经过被测网络只是相位和幅度发生了变化，而频率保持不变。将被测网络的输入输出信号分别通过LM393整形电路变成方波信号，电图如图5所示，将得到的两路方波信号同时送入FPGA测相电路中进行异或运算，运算后产生脉宽为Tx，周期为T的方波，测相电路只要测出Tx／T，相位差的大小也就确定了。
相位的超前与滞后的判断则通过D触发器来完成，将整形后的被测网络的输入信号V1’加到D触发器的D端，将整形后被测网络的输出信号V2’作为触发器的CP信号，若V2’超前V1’，则对应V2’上升沿处，V1’为0，则D触发器输出为0。反之，V2’滞后V1’，则D触发器输出为1。波形如图6所示。
4 LCD触摸屏模块
本系统选用320x240图形点阵液晶显示模块，显示测量得到的电路网络频率特性曲线、汉字、字母、数字、图形等；在液晶显示模块的基础上再增加触摸面板。
使用户更方便地在屏幕上对各参量进行控制，将输入界面和输出界面一体化，使人机界面更加优秀。由于液晶显示控制时序比较复杂，本系统采用FPGA将处理后的数据经过缓存后送入单片机中进行显示控制。控制过程中在界面底层通过程序绘制频率特性直角坐标系，在上方图层绘制一道可以左右移动的屏标。通过按钮(设置为低电平触发中断)控制其移动。将要显示的参数分布显示在屏幕上。
5 系统软件设计
系统软件设计主要由C语言和VHDL语言编写完成，前者主要完成显示控制，后者设计包括监控模块、测试功能管理模块、DDS控制模块、扫频测试模块、数据处理模块等。系统软件主流程如图7所示。
6 测试结果
为了验证该频率特性测试仪的性能，对图8中RC串并联电路进行了测试，显示的频率特性曲线如图9所示。理论计算可得：电路中心频率
7 结语
本系统在完成软硬件设计调试以后，对RC串并联网络进行了幅频特性测试。在测试中，系统工作稳定，较好地显示了测试电路的幅频、相频特性曲线，测量精度高，实时性强；本系统已成功运用FPGA设计了一种结构简单、成本低廉的频率特性测试仪，为以后设计便携式频率特性测试仪提供了参考和依据。 |
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