便攜式功率分析儀設計-----頻率部分電路設計（二）

式中T s——閘門時間;

f x——被測頻率;

ΔN為最大計數(shù)誤差。

但是無論計數(shù)值N為多少，其最大計數(shù)誤差不超過±1個計數(shù)單位。

而觸發(fā)誤差是由于輸入信號都需經(jīng)過通道電路放大、整形等，得到脈沖信號，即將輸入信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號。這種轉(zhuǎn)換要求只對信號幅值和波形變換，不能改變其頻率。但是，若輸入被測信號疊加有干擾信號，則信號的頻率(周期)及相對閘門信號的觸發(fā)點就可能變化。由此產(chǎn)生的測量誤差稱為“觸發(fā)誤差”，也稱為“轉(zhuǎn)換誤差”。這一誤差在實際設計中的影響較小。

標準頻率誤差是因為測頻時量化誤差是閘門開啟時間的相對誤差ΔT s /T s，它決定于晶振的頻率穩(wěn)定度、準確度、分頻電路和閘門開關(guān)速度以及穩(wěn)定性等因素。在設計計數(shù)器時，盡量減小和消除整形、分頻電路和閘門開關(guān)速度的影響，石英振蕩器的頻率為f c，分頻系數(shù)為k，則

綜上所述，可等到：

計數(shù)器測頻率的誤差主要有：計數(shù)誤差、標準頻率誤差。一般，總誤差可采用分項誤差絕對值合成，即：

在實際設計中，我們采用多周期同步測頻法，在很大程度上降低了量化誤差。通過選用高性能高集成度的預分頻器，簡化頻率測量電路設計，并在頻率測量通道上加入適當濾波設計，減小觸發(fā)誤差的影響。使得系統(tǒng)的主要誤差轉(zhuǎn)成由于產(chǎn)生FPGA工作時鐘的外部晶振造成的標準頻率誤差。通過選用更高精度的，更高穩(wěn)定度的晶振可以提高系統(tǒng)頻率測量的精度和穩(wěn)定性。盡可能減小頻率測量的誤差。

3.6電源部分設計

電源是電子產(chǎn)品中一個組成部分，為了使電路性能穩(wěn)定，往往還需要穩(wěn)定電源。由于便攜式電子產(chǎn)品是獨立的，可脫離室內(nèi)環(huán)境的工作的設備，所以設備必須有自己的獨立供電裝置，一般采用電池供電，如何使穩(wěn)壓電源部分性能滿足電路的要求、耗電省(能延長電池的壽命)、安全性好、占空間小、重量輕是設計便攜式電子產(chǎn)品中一個重要任務。由于各種便攜式電子產(chǎn)品發(fā)展迅猛，因此各半導體器件廠紛紛開發(fā)出各種適合便攜式電子產(chǎn)品要求的新型電源IC，并給出各種典型應用電路，使電源設計工作變得較為簡單，即電源設計工作是根據(jù)產(chǎn)品的要求來選擇合適的電源IC.

所以針對本課題，我們設計了一套由電池供電電路，并且仍然提供了通過直流適配器直接對儀器供電的室內(nèi)供電模式。在電源IC芯片的選擇上我們主要考慮以下幾個依據(jù)：

自身工作電壓和電流比較小，并且耗電量低;

封裝尺寸小;基本所有電源部分所用芯片，均采用貼片式，減小所占空間;

輸出電壓精度高，效率高，輸出紋波及噪聲電壓小。

所選取的涉及變壓輸出部分的TPS7350、MAX755等輸出電壓精度都在±2%左右，能夠滿足系統(tǒng)內(nèi)部芯片工作需要。同時設計中，考慮到通道中各種芯片所需供電電壓，并且為避免ARM以及ARM復位芯片同F(xiàn)PGA及通道其它芯片共用同一個數(shù)字3.3V可能出現(xiàn)的相互干擾，我們通過電源芯片將電池的輸出電壓變壓為模擬±5V、數(shù)字5V、數(shù)字3.3V(提供給ARM單獨使用)、數(shù)字3.3V(提供給FPGA和其他芯片數(shù)字電平使用)、數(shù)字1.5V.

電源部分具體結(jié)構(gòu)如下圖3-25所示，利用CD4013雙D觸發(fā)器，設計為本設計功率分析儀提供電源控制分為硬件開關(guān)機和軟件關(guān)機兩種。由觸發(fā)器輸出控制繼電器選通電池供電或直流適配器供電。并且該電源工作狀態(tài)都將被ARM程序監(jiān)控，用戶可通過顯示屏幕了解供電情況以及電池電量情況。