基于FPGA的高精度频率计的设计与实现

来源：电子测量技术杂志2017年第5期北京时间：

作者：姜志健

单位：南京大学电子科学与工程学院南京210023

摘要：为了实现对正弦信号频率的高精度测量，设计了一种基于FPGA的数字频率计；除测量频率外，该装置还可以测量双路方波信号的时间间隔和脉冲信号占空比。该频率计以FPGA和单片机为核心，采用“多路并行计数法”实现信号频率的高精度测量。输入信号经高频放大和比较模块转换为方波信号输入FPGA单元，经多路不同倍数分频后进行并行计数，最后由单片机选择输出精度高的一路计数值，利用换算关系得出最终的测量结果。经测试，该数字频率计可实现1 Hz~199 MHz 、10 mVrms~1 Vrms正弦信号的频率测量，相对误差的绝对值不大于0.0001%；100 Hz~1 MHz、50 mV~1 V同频方波的时间间隔测量，测量范围为0.1 μs~100 ms，相对误差的绝对值不大于1%；50 mV~1 V、1 Hz~5 MHz脉冲信号的占空比测量，相对误差的绝对值不大于1%。因此，具有测量精度高、测量频率范围宽和测量幅度范围大的特点。

关键词：数字频率计; 高精度; 计数法

基金资助：江苏省高等教育教改研究立项课题（2015JSJG165和2015JSJG069）、2016年度电子信息类专业教指委研究课题重点项目（2016Z1）、2015年、2016年教育部产学合作专业综合改革项目、中央高校基本科研业务费专项资金、2016年国家级大学生创新训练计划（G201610284027）资助项目