申军

（海军装备研究院，北京 100161）

嵌入式频率特性分析仪的设计及实现

申军

（海军装备研究院，北京 100161）

为降低成本，实现测试仪器的数字化、集成化、多功能化，研究设计了基于PC104和FPGA的嵌入式频率特性分析仪；该分析仪采用虚拟仪器的概念，以PC104 CPU为主控单元，通过FPGA控制D／A、A／D芯片时序，输出全频率范围内的正弦波并采样存储系统激励信号及输出响应，最后通过正弦相关分析法处理得到系统频率特性；实验结果表明测试波形与理论计算能较好吻合，具有较高的测量精度和响应速度；该分析仪人机界面友好，操作简单，具有较大实用价值。

正弦相关分析法；频率特性分析仪；PC104；FPGA

0 引言

控制系统中的信号可以表示为不同频率正弦信号的合成。控制系统的频率特性反映正弦信号作用下系统响应的性能。通过控制系统的频率设计可以兼顾动态响应和噪声抑制两方面的要求。

当前广泛使用的频率特性分析仪是根据扫频法的测量原理设计，是一种快速，简便、实时、动态、多参数、直观的测量仪器，可广泛应用于电子工程等领域。由于模拟式扫描仪价格昂贵，不能直接得到相频特性，更不能保存输出系统激励响应采样值，给使用带来诸多不便。为此设计了嵌入式频率特性分析仪。

该分析仪以PC／104 CPU为主控单元，通过FPGA实现逻辑控制，通过对DAC712时序控制输出全频率范围内的正弦波激励信号。利用ADS7805对待测系统的激励信号及输出响应采样并保存，经算法处理，获得电路的幅频特性和相频特性。……