裴林廷 黄世玲

摘 要：以FPGA和单片机系统为核心，给出了针对小信号宽频带的频率测量方案。采用高速运放AD8009和高速比较器AD8611将微弱的小信号进行放大并整形为TTL电平，详细重点的介绍了频率计前端电路的设计要点和信号干扰问题。利用VHDL语言编写等精度测量原理控制器，实现了精度达10-6的高精度数字频率计。

关键词：FPGA；数字频率计；正弦波整形；AD8611

引言

目前数字频率计的设计，利用高稳定度的晶体振荡器结合高速的智能化芯片作为硬件，采用等精度频率测量算法可实现高精度宽频率范围的测量。但是，随着频率计应用领域的不断推广，对频率计的要求也不只是停留在测量标准信号TTL电平上，如在微波通信应用领域，通常需要用频率计对小信号高频率的通信信号进行校准，因此设计一种小信号宽频带数字频率计是非常有必要的。

1 数字频率计主要技术指标

（1）被测信号为正弦波，频率范围1Hz～100MHz；（2）被测信号有效值电压范围为10mV～50mV；（3）测量相对误差的绝对值不大于10-6；（4）测量数据刷新时间不大于2s。

2 频率计前端设计

频率计前端主要由小信号放大电路与整形电路组成，文章设计的频率计前端电路图如图1所示。

2.1 小信号放大电路分析

宽频带的小信号放大电路的设计通常使用速度运算放大器来完成，文章频率计采用ad8009芯片作为前端小信号放大器，该芯片在处理小信号放大倍数G=+10时，信号带宽为320MHz。如图1所示放大倍数由电阻RF和RG决定，计算公式如下：

AV=Vi（1+RF/RG） （1）

2.2 整形电路分析