赵二刚，孙桂玲

（南开大学 电子信息与光学工程学院，天津300350）

在电子信息类实验课程的教学过程中，经常会涉及到对正弦波、方波、三角波及锯齿波等各种波形进行参数测量， 这些参数主要包括波形的频率、峰峰值、有效值及失真度即总谐波失真（total harmonic distortion，THD）等。目前要完成这些参数的测量需要用到示波器及失真度测量仪等多种仪器。笔者在总结实验教学经验及结合学生反馈意见的基础上完成了“信号波形参数及频谱测量实验系统”，该系统可以测量信号的频率、峰峰值、有效值及THD 等常用的波形参数[1-2]，并且可以显示被测信号连续两个周期的波形及频谱图[3-6]，进而可以同时观察信号的时域及频域信息，有助于加深学生对被测信号的认识与理解，另外本文研究的技术方案可为测量信号时域、频域特征的应用场景提供有益的参考。

1 系统整体方案设计

系统的硬件结构主要包括： 嵌入式处理器、现场可编程门阵列（FPGA）、高速模数转换模块及液晶屏等部分。首先利用FPGA 控制高速模数转换模块不间断的等时间间隔高速采样被测信号，将采样值与被测信号过零点的采样值做比较，输出高低电平，进而产生与被测信号频率、相位一致的方波。FPGA 内部运行消抖算法以消除该方波在过零点处产生的抖动。FPGA 计算得到消抖后方波信号的周期，并从消抖后的方波信号上升沿处开始，利用内部的双端口数据储存器（Dual-Port RAM）等时间间隔的存储被测信号的采样值，存储深度为被测信号的两个周期。……