电子设计竞赛设计方案
设计题目：学 院：年级专业：班 级：姓名学号：指导教师：
数字相位测量仪 电气工程学院 2011级电气工程及其自动化 电气F1104 耿朋飞 [1**********]2
曹俊波 [1**********]3 李锦涛 [1**********]4 冯惠森 [1**********]9
张华
设计方案
我们设计的这个数字式相位测量仪包括相位测量仪、数字式移相信号发生器、移相网络三部分。本题目的设计方案有很多， 在频率和相位的测量部分，利用单片机和CPLD 使用精确稳定的数字测量方法实现了数字式相位测量仪的功能，在20KHz 信号输入时，频率测量误差小于0.2%，相位测量误差小于5%。
在移相信号源设计部分，设计利用了现代数字化系统的优势，采用了先进的DDS 专用芯片AD9830，系统实现了1Hz —20MHz 相位步进0. 10，
1、整体思路：通过viso 制图软件得到总的原理框图如下：
原理框图
2、各部分的功能实现
（1）相位测量仪 测相的原理
如图所示，u i (t ) ，u o (t ) 分别为被测网络的输入输出信号，u i (t ) ，u o (t ) 的相位差
φ=3600⋅
T 1
T ，现在对于相位测量仪来说T 和T 1均未知。
是
我们采用数字化的方法进行测量，信号的测量可以做到误差范围的准确预测，缺点是当信号频率增加时，脉冲的宽度很可能非常窄，这时采用这种方法就需要一个高速的填充频率，这往往是很难实现的。这时就需要采用采用混频技术将信号频率下降后再进行测量。但对于题目中的要求测量20Hz ~20kHz 的信号，这种方案是完全可行的。所以我们在该题中采取了数字化方法进行测量。 （2）数字式移相信号发生器 采用专用DDS 芯片实现
按照任务书的要求，需要设计并制作一个数字式移相信号发生器 ，用以产生相位测量仪所需的输出正弦信号，要求频率范围20Hz ~20kHz ，频率步进为20Hz ，输出频率可预置，A ，B 输出的正弦信号峰峰值可分别在1V-5V 范围内变化。相位差范围为0~359，相位差步进为1，相位差可预置。数字显示预置的频率、相位差值。
用DDS 产生正弦信号的方案具有能够输出稳定的频率相位信号且很容易通过数字的方法调整。但在本题目中要求输出范围为20~20KHz，因此完全满足题目中的要求，在相位上如果累加的字宽为32时，输出地址对应于波形的相位分辨率
32
2为，远远大于一度的题目要求。介于以上的分析，我们决定采用DDS 法实
现移相信号的产生。 (3)移相网络
在任务书中需要设计一个移相网络输入信号, 移相网络如下
,
电子设计竞赛设计方案
设计题目：学 院：年级专业：班 级：姓名学号：指导教师：
数字相位测量仪 电气工程学院 2011级电气工程及其自动化 电气F1104 耿朋飞 [1**********]2
曹俊波 [1**********]3 李锦涛 [1**********]4 冯惠森 [1**********]9
张华
设计方案
我们设计的这个数字式相位测量仪包括相位测量仪、数字式移相信号发生器、移相网络三部分。本题目的设计方案有很多， 在频率和相位的测量部分，利用单片机和CPLD 使用精确稳定的数字测量方法实现了数字式相位测量仪的功能，在20KHz 信号输入时，频率测量误差小于0.2%，相位测量误差小于5%。
在移相信号源设计部分，设计利用了现代数字化系统的优势，采用了先进的DDS 专用芯片AD9830，系统实现了1Hz —20MHz 相位步进0. 10，
1、整体思路：通过viso 制图软件得到总的原理框图如下：
原理框图
2、各部分的功能实现
（1）相位测量仪 测相的原理
如图所示，u i (t ) ，u o (t ) 分别为被测网络的输入输出信号，u i (t ) ，u o (t ) 的相位差
φ=3600⋅
T 1
T ，现在对于相位测量仪来说T 和T 1均未知。
是
我们采用数字化的方法进行测量，信号的测量可以做到误差范围的准确预测，缺点是当信号频率增加时，脉冲的宽度很可能非常窄，这时采用这种方法就需要一个高速的填充频率，这往往是很难实现的。这时就需要采用采用混频技术将信号频率下降后再进行测量。但对于题目中的要求测量20Hz ~20kHz 的信号，这种方案是完全可行的。所以我们在该题中采取了数字化方法进行测量。 （2）数字式移相信号发生器 采用专用DDS 芯片实现
按照任务书的要求，需要设计并制作一个数字式移相信号发生器 ，用以产生相位测量仪所需的输出正弦信号，要求频率范围20Hz ~20kHz ，频率步进为20Hz ，输出频率可预置，A ，B 输出的正弦信号峰峰值可分别在1V-5V 范围内变化。相位差范围为0~359，相位差步进为1，相位差可预置。数字显示预置的频率、相位差值。
用DDS 产生正弦信号的方案具有能够输出稳定的频率相位信号且很容易通过数字的方法调整。但在本题目中要求输出范围为20~20KHz，因此完全满足题目中的要求，在相位上如果累加的字宽为32时，输出地址对应于波形的相位分辨率
32
2为，远远大于一度的题目要求。介于以上的分析，我们决定采用DDS 法实
现移相信号的产生。 (3)移相网络
在任务书中需要设计一个移相网络输入信号, 移相网络如下
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