基于FPGA的高精度频率计的设计与实现

为了实现对正弦信号频率的高精度测量,设计了一种基于FPGA的数字频率计;除测量频率外,该装置还可以测量双路方波信号的时间间隔和脉冲信号占空比。该频率计以FPGA和单片机为核心,采用"多路并行计数法"实现信号频率的高精度测量。输入信号经高频放大和比较模块转换为方波信号输入FPGA单元,经多路不同倍数分频后进行并行计数,最后由单片机选择输出精度高的一路计数值,利用换算关系得出最终的测量结果。经测试,该数字频率计可实现1Hz^199 MHz、10 mVrms^1 Vrms正弦信号的频率测量,相对误差的绝对值不大于0.0001%;100Hz^1 MHz、50mV^1V同频方波的时间间隔测量,测量范围为0.1μs^100 ms,相对误差的绝对值不大于1%;50mV^1V、1Hz^5 MHz脉冲信号的占空比测量,相对误差的绝对值不大于1%。因此,具有测量精度高、测量频率范围宽和测量幅度范围大的特点。