低频相位计的设计与实现
2[1].4+GHz低相位误差低相位噪声CMOS+QVCO设计
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咿魅怂测磐发２．４ＧＨｚ低相位误差低相位噪声ＣＭＯＳＱＶＣＯ设计高慧，吕志强，来逢昌（哈尔滨工业大学微电子中心，哈尔滨１５０００１）摘要：提出了一种新型的适用于锁相环频率夸成器的正交压控振荡器（Ｑｖｃ０）结构，分析了ＯｖｃＯ的工作原理及其相位噪声性能。
ＡＤｓ仿真结果表明，电路工作在２．４ＧＨｚ、偏离中心频率６００ｋＨｚ的情况下相位噪声为一１１５．４ｄＢｃ／Ｈｚ，在１．８ｖ电源下功耗仪为２．９ｍｗ，输出信号的相位误差小于Ｏ．１９。
结果还表明相对于目前流行的Ｏｖｃ０结构，提出的结构实现了低相位误差、低功耗、高，０Ｍ值。
关键词：正交压控振荡器；相位噪声；相位误差；品质因数中图分类号：ＴＮ７５２文献标识码：Ａ文章编号：１００３．３５３ｘ（２００７）１１－０９８８—０４Ｄｅｓｉｇｎｏｆ２．４ＧＨｚＬｏｗ－Ｐｈａｓｅ－ＥｒｒｏｒＬｏｗ－Ｐｈａｓｅ－ＮｏｉｓｅＣＭｏＳＱＶＣ０ＧＡ０Ｈｕｉ，ＬＯＺｈｉ－ｑｉａｎｇ，ＬＡＩＦｅｎｇ—ｃｈ锄ｇ（肼ｂ捌跏豳ｃ咖，肼缸ｋ血妇矿７‰缸影，黝缸１５０００１，ｃＭＭ）Ａｂｓｎ譬ｃｔ．ＡｎｏｖｅｌＬｃｑＩｌａｄｒ砒Ｉ珊ｖｏｌｔａｇｅ－ｃｏｎⅡ柚ｌｅｄ０８ｃｉｌｈｔｏｒ（ＱＶｃＯ）ｗ鹅ｄｅＢｉ印ｅｄｆｏｒＰｈ船ｅ—ｌｏｃｋｅｄ１００ｐ雠ｑｕｅⅡｃｙｓｙｍｈｅｓｉ北ｒ．Ｔｈ８叩ｅｍｔｉｏｎｐｄｎｃｉｐｌｅ且ｎｄｐｈａ８ｅｎｏｉｓｅｏｆｔｈｅＱＶｃＯｗｅｒｅ粕嘶ｚｅｄ，ＡＤｓＢｉ圳１“ｏｎｒｅＢｕｌｔｓ８ｈｏｗｔ｝ｌａｌｔｈｅｃｉ工ｃｕ“ａｃｈｉｅｖｅｓｔｈｅｐｈ踟ｎｏｉ∞０ｆ一１１５．４ｄＢｃ／｝Ｉｚａｔ６００ｋ№ｏｆｆｓｅｔ，ａ１１ｄｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐ砒ｉｏｎｏｎｌｙ２．９ｍｗｆｈｔｈｅｗｈｏｌｅＱＶｃ０ａｔｔｌｌｅｖｏｌｔ８９ｅＢ“ｐｐｌｙ０ｆ１．８Ｖ．ｎｅｐｈａ跎ｅｍｒｂｅｆｗｅｅｎＩａｎｄＱｓｉｇＩ“ｓｉＢ且ｔｍ０８ｔＯ．１９。
．Ｔｈｅ唧ａｄＢｏｎｏｆＡＤｓｒｅＢｕｌｔｓａＩｌｄｒｅｃｅⅡｔＰｕｂｌｉｓｈｅｄｄｅｓｉ印ｓ８ｈｏ啪ｔｈａｔｔｈｅａｄｖａＩｌｔａｇ骼０ｆｔｈｅＱＶｃ０ｓｔｎｌｃｔＩｌｒｅａｒｅｔｌｌｅｃｈａｒａｃⅫｓｔｉｃｓ０ｆｍｔ｝Ｉｅｒ１０ｗｐｈａ舱ｅｒｍｒ，１０ｗｐｏｗｅｒｃｏＩｌｓｕｍｐ６０ｎ蛐ｄｈｉｇｈｎｇＬＩｒｅ－ｏｆ．ｍｅｄｔ．Ｋｅｙ啪ｒ凼：Ｑｖｃｏ；ｐｈａ８ｅｎｏｉ∞；ｐｈ踟ｅｒｍｒ；６９Ｉｌｒｅ—ｏｆ－ｍｅｒｉｔ（ＦｏＭ）１引言近年来，随着无线通信的广泛需求和迅速发展，直接变频收发器由于其低功耗、低造价、高集成度已成为Ｉｃ设计中大量研究的课题。
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的低频信号发生器是一种高精度、灵活性高的信号发生器，可以产生各种低频信号。
本文将从DDS的基本原理、低频信号发生器的设计和实现等方面展开论述。
一、DDS的基本原理DDS是一种通过数字计算产生连续、离散或混合信号的方法。
它将频率和相位信息编码为数字信号，通过数字计算来生成输出信号。
DDS的基本原理如下：1.预存储波形数据：DDS使用查表法将波形数据存储在一个固定的存储器中，例如RAM或ROM中。
每个存储地址对应一个波形振幅值。
2.相位累加器：DDS通过一个相位累加器来产生实时的相位信息。
相位累加器是一个计数器，每个时钟周期增加一个固定的值，该值称为相位增量。
相位累加器产生的相位信息表示了所需输出的信号的相位。
3.数字到模拟转换：相位累加器输出的相位信息经过数字到模拟转换，即将相位信息转换为模拟信号。
这一步可以通过查表法，将相位信息作为地址，从查表的波形存储器中读取波形振幅值，然后通过D/A转换器将波形振幅值转换为模拟信号。
二、低频信号发生器的设计1.频率控制：低频信号发生器需要具备广泛的频率覆盖范围，并能够精确地调节频率。
为了实现这一点，可以使用一个可编程的数字控制单元，比如微控制器或FPGA来控制DDS的相位增量。
通过改变相位增量的大小，可以控制DDS的输出频率。
2.模拟输出滤波：DDS输出的信号是由一串数字零、一和正负极性组成的脉冲串，需要通过模拟输出滤波器进行滤波，以获取平滑的模拟输出信号。
滤波器可以选择低通滤波器或带通滤波器，以滤除高频噪声和杂散成分。
3.波形选择：DDS可以通过选择合适的波形数据来生成多种形状的输出波形，包括正弦、方波、锯齿波等。
在波形存储器中存储不同的波形数据，并通过用户界面或外部接口控制波形的选择。
三、低频信号发生器的实现低频信号发生器的实现可以采用数字电路、模拟电路或数字电路与模拟电路的组合。
低频信号发生器设计与实现报告
仪器科学与电气工程学院本科生“六个一”工程之课外实验项目报告低频信号发生器的设计与实现专业：测控技术与仪器姓名：刘雪锋学号：65090215时间：2011年11月一、实验目的：练习基本技能：常用测试仪器使用、电路安装、测试、调试；初步学会查阅电子器件英文说明书；训练基本单元电路设计、调试、测试。
二、实验内容：设计一个低频信号发生器，可输出方波、矩形波、三角波、锯齿波、正弦波。
频率和幅度可调；矩形波占空比可调；锯齿波上升、下降时间可调；根据电路原理图的具体结构，安装单元电路；测输出幅度、频率、失真度、上升沿、下降沿、观察三角波线性度；不得使用8038模块；写出设计与总计报告，说明电路原理、特点、测试结果、结果分析。
三、总体设计方案：（一）总体设计原理框图产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波转换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以先由振荡器产生方波，再经积分电路产生三角波，再经过滤波电路产生正弦波等等。
我选用的是前一种方案，上图为总体设计流程。
（二）各部分电路图及其原理1、正弦波产生电路及其原理：正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入反馈电路，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。
电路接通电源的一瞬间，由于电路中电流从零突变到某一值，它包含着很多的交流谐波，经过选频网络选出频率为f0的信号，一方面由输出端输出，另一方面经正反馈网络传送回到输入端，经放大和选频，这样周而复始，不断地反复，只要反馈信号大于初始信号，震荡就逐渐变强，最后稳定的震荡起来。
我所设计的正弦波震荡电路为RC 串并联式正弦波震荡电路,又被称为文氏桥电路。
这个电路由两部分组成，即放大电路和选频网络，放大电路为由集成运741放所组成的电压串联负反馈放大电路，选频网络兼作正反馈网络，它具有电路简单、易起振、频率可调等特点被大量应用于低频振荡电路，电路图如下所示 ：我选用的电阻R和电容C分别为100kΩ的电位器和0.1μf瓷片电容，这样根据在C不变的情况下，改变电位器R的值可以改变电路的震荡频率，但由于两个R的阻值要相等才能震荡出正弦波，所以我在实际焊制电路时两个R采用一个同轴电位器。
低频数字式相位测量仪简单介绍
低频数字式相位测量仪简单介绍相位差的测量在自动控制以及通讯电子等领域有着非常广泛的应用。
如水深测量、电磁波测量、电力系统的相位检测装置、激光测量等。
目前常用的低频数字式相位测量仪方法是将输入的两路信号经过某种处理将其变成方波，再通过比较这2路方波计算出相位差脉宽，最后通过用高频脉冲填充相位差，这个过程就实现了相位差的测量。
1、低频相位测量仪的意义大家都知道相位是交变信号三要素（频率伏值相位）之一，而相位差则是研究两个相同频率交流信号之间关系的重要指标。
相位差是测量两个同频率周期信号的相位差值。
相位计就是测量相位差的仪器,低频数字式相位测量仪就是专门测量低频信号的相位差，一般频率是100Hz以内的正弦频率信号，高精度相位计一般是指测量精度特别高，一般测量精度在0.2度以内。
低频数字式相位测量仪的工作原理和误差源就是设计低频数字式相位测量仪必须了解的内容。
2、低频数字式相位测量仪测试方法（1）示波器法示波器法是把两个被测信号同时加到双踪示波器的两个Y通道，直接进行比较，根据两个波形的时间间隔△T与波形周期T的比，计算相位差Φ。
示波器测量相位差缺点是精度不高。
（2）零示法零示法其实是将被测信号和可变移相器串联然后和另一同频率信号同时加在相位比较器如示波器、指示器等上，调节可变移相器，使比较器指示零值相位，则移相器上的读值即为两信号间的相位差。
这种测量方法的精度决定于所使用的移相器的精度，一般达十分之几度。
（3）直读式相位计法直读式相位计最大的优势就是可以直接读取相位差。
同事其测量速度也比较快，还能显示相位变化。
一般而言直读测量相位差的方法有：数字式直读相位计法、矢量电压表法相敏检波器法和环形调制器法。
其中前两种是目前低频数字式相位测量仪测试方法中最常见的，具体测试方法如下：a、数字式直读相位计法测量相位差的基本原理与测量时间间隔大体相同，见时频测量。
即将被测两信号电压经过脉冲形成电路，变换成尖脉冲，去控制双稳态触发器，由此产生宽度为△T的闸门信号。
周小青 标准相位差输出分析系统
江苏城市职业学院毕业设计（论文）（2012届）设计（论文）题目标准相位差输出分析系统办学点（系）昆山办学点专业计算机网络技术班级09普专学号090408350327学生姓名周小青起讫日期2011年12月20日~ 2012年4月22日地点江苏城市职业学院昆山办学点指导教师徐辰职称讲师年月日江苏城市职业学院教务处制摘要本设计利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，相位差输出装置，两个波形的赫兹都是50，在两波形相同的前提下，以一个波形为基础，另一个波形延迟1ms,3ms,5ms,7ms,赫兹相同而产生相位差。
本实验中有一示波器，A,C 波就是显示两波形的相位差的变化。
实验中有四个开关按键，key1~ key4按下去数码管分别显示1ms,3ms,5ms,7ms。
标准相位差输出装置设计——用STC89C52RC设计一个4位LED数码显示所按得的延迟时间。
关键词：相位差，单片机，示波器、定时器AbstractThe design of SCM timer / counter timing and counting principle, phase difference output device, a two waveform Hz is 50, in the two waveform of the same premise, to a waveform as the foundation, another wave of delayed 1ms,3MS,5ms,7ms, Hz phase and phase difference. In this experiment a oscilloscope, A, C wave is revealed two waveform of the phase difference changes. Experiments with four switch keys, key1 ~ key4press down on the digital tube display 1ms,3MS,5ms,7ms.Standard phase difference output device design -- design using STC89C52RC and a4 LED digital display according to delay time.Key words: SCM, phase difference, oscilloscope, timer目录摘要……………………………………………………………………………………ABSTRACT………………………………………………………………………………第一章：绪论1.1课题研究的现状…………………………………………………………………1.2课题研究相关概念…………………………………………………………1.2.1相位和相位差的概念…………………………………………………1.2.2单片机的含义与分类…………………………………………………1.3课题研究的内容与意义………………………………………………………第二章：设计任务2.1设计指标………………………………………………………………………2.2设计要求………………………………………………………………………2.3硬件图及设计说明……………………………………………………………第三章：程序设计与说明3.1程序设计…………………………………………………………………………3.2软件说明…………………………………………………………………………第四章：使用说明4.1使用说明…………………………………………………………………………4.2硬件调试…………………………………………………………………………第五章：结束语参考文献1.1课题研究的现状相位差测量技术的研究由来已久，最早的研究和应用是在数学的矢量分析和物理学的圆周运动以及振动学方面，随之在电气及电力方面也相应得到重视和发展。
低频相位测量系统的原理
低频相位测量系统的原理
低频相位测量系统的原理主要基于数字信号处理技术，通过测量两个信号之间的相位差来工作。
它通常采用电流耦合、高阻输入方式对轨道电路相位差、相邻区段极性交叉进行检查，以解决相邻区段有车占用时极性交叉无法检查的问题。
该系统的原理具体步骤如下：
1. 首先，低频数字相位测量仪会记录两个信号相差间隔时间内的标频个数（测相计数器），同时也记录下一个周期内的标频个数（测频计数器）。
2. 此后测频和测相计数器处于保持状态，同时送出right信号表明完成测频测相的计数。
3. 单片机读取测频测相计数器中的数据，并进行后续的计算。
4. 单片机完成数据的运算后，将所得数据转化为10进制，送到显示板进行显示。
在CPLD设计中，根据计算，选取测频、测相计数器长度均为19位，在标
频信号为10MHz时，相位测量精度小于1度。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器
基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器低频信号发生器是一种能够产生低频电信号的设备，广泛应用于电子、通信、声学等领域的实验、测试和调试中。
在设计低频信号发生器时，基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的原理，可以有效地生成稳定、精确的低频信号。
DDS基本原理：DDS是一种采用数字技术直接产生波形信号的技术，其基本原理是利用数字计算机和其它逻辑电路将高稳定度的时钟信号分频，通过DAC（数字模拟转换器）输出相应的模拟信号。
具体步骤如下：1.频率和相位累加器：DDS中的关键元件是频率和相位累加器。
频率累加器根据输入的控制字频率，以固定的速度递增或递减，并产生一个周期范围内的数字相位输出。
相位累加器则将相位信息输出给DAC。
2.正弦波表：DDS中会预先存储一个周期范围内的正弦波表。
相位输出经过插值之后，会得到一个数值，然后该数值通过正弦波表查表，得到该相位上的正弦波取样值。
3.插值滤波器：DDS通常采用插值滤波器对正弦波表输出进行低通滤波，以去除高频噪声成分。
1.选择合适的时钟源和DDS芯片：首先需要选择一个高稳定度的时钟源，如TCXO（温度补偿型晶体振荡器）。
然后选择合适的DDS芯片，如AD9850或AD9833，这些芯片已经有成熟的设计方案和丰富的技术资料。
2.建立控制电路：根据DDS芯片的规格书和应用电路设计指南，使用微控制器或PLC实现控制电路。
该电路应能够控制频率、相位和幅度等参数，并能与外部设备进行交互。
3.数字信号处理：在设计中，需要进行一系列的数字信号处理，包括频率累加器和相位累加器的递增或递减实现，正弦波表查表的插值运算，以及插值滤波器的设计和滤波处理等。
4.输出电路设计：输出电路应采用高精度DAC进行数字模拟转换，并根据设计要求进行滤波和放大等处理，以产生稳定、精确的低频信号。
5.整体系统测试与调试：完成设计后，需要对整个系统进行全面测试和调试，包括频率范围测试、频率精度测试、稳定度测试、波形畸变测试等。
小于10hz低频接收天线制作方法
小于10hz低频接收天线制作方法小于10Hz的低频接收天线是用于接收非常低频率信号的装置。
这种天线主要用于科学研究、海洋监测、地震预警等领域，可以帮助测量和监测地球的自然活动。
制作一台有效的小于10Hz低频接收天线需要一些专业知识和特殊材料，但是在本文中，我们将为您提供一种简单的方法。
材料准备：1. 电容器：选择一个高容量的电容器，最好在1000至10000微法之间。
2. 电感线圈：使用细铜线制作一个半径约为5至15厘米的线圈，大致绕5至10圈。
3. 绝缘材料：将线圈绝缘，可以使用绝缘胶带或绝缘漆等材料。
4. 连接线：使用电线连接电容器和线圈。
步骤：1. 使用绝缘材料将线圈绝缘。
确保线圈的每一圈都彼此隔离，并且没有任何导电材料与其接触。
2. 取一个电容器并将其连接到线圈的一端。
使用连接线将电容器的一个引脚与线圈的一端连接起来。
3. 取另一根电线，将其连接到电容器的另一个引脚。
4. 将这根电线的另一端连接到地面。
地面是天线的重要组成部分，它可以增强接收信号的效果。
5. 确保电容器、线圈和连接线之间的连接良好，并检查是否有任何松动或短路。
6. 完成组装后，将天线的线圈部分竖立起来。
这样可以增加接收地球信号的有效性。
7. 将整个天线放置在室外的开阔区域。
建议将其安装在高处，以避免其他建筑物或物体的干扰。
8. 连接接收设备，如收音机或频谱分析仪，以接收和测量低频信号。
小于10Hz的低频接收天线的制作需要一些实践和调试，因为信号的接收受到环境和干扰的影响。
但是通过以上的制作步骤，您可以简单制作一台小型的低频接收天线。
总之，小于10Hz的低频接收天线是一种重要的工具，可用于各种科学研究和地球监测任务。
通过简单的材料和制作步骤，您可以制作一台有效的低频接收天线，并开始探索这个神秘的频率范围。
祝您成功！。
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内容摘要
第一章 绪论
第二章 相位测量原理与方案设计
第三章 硬ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电路的设计
第四章 系统软件部分设计
绪 论
● 相位
● 相位测量的背景 ● 相位测量的意义 ● 相位测量发展趋势
相位测量原理与方案设计
●基本测量原理 ■相位差的测量的方法 ◆ 矢量法 ◆ 相乘法 ◆ 可变延迟线法 ◆ 过零鉴相法(时间重合法 ) ■常用频率测量方法 ◆ 直接测频法 ◆ 多周期同步法 ◆ 模拟内插法 ◆ 游标法
谢谢各位老师 放映到此结束
相位测量原理与方案设计
● 方案设计与论证
◆相位测量方案
先将信号整形成方波信号，再将两路方波信号异或后与晶振的基 准频率进行与操作，得到一系列的高频窄脉冲序列，用多周期同步测 量方法设定取样时间，实际闸门时间是被测信号的整周期倍。通过两 片计数器同时对该脉冲序列以及基准源脉冲序列进行计数，用多周期 同步测量方法设定取样时间，实际闸门时间是被测信号的整周期倍， 作为控制信号控制两片计数器。得到的两路计数值送入单片机进行处 理得相位差值。
西安电子科技大学长安学院
低频相位计的设计与实现
导 师：宣宗强 答辩人：王涛昌 专 业：自动化
引 言
随着科学技术突飞猛进发展，电子技术广 泛应用于工业、农业、交通运输、航空航天、国 防建设等国民经济诸多领域中，而电子测量技术 又是电子技术中进行信息检 测重要手段，在现代 科学技术中占有举足轻重作用和地位。近年来， 随着科学技术迅 速发展，很多测量仪逐渐向“智 能仪器”和“自动测试系统”发展，用传统的模 拟指针式仪表显然不能够满足所需的精度要求， 随着电子技术以及微机技术的发展，数字式仪表 因其高精度的测量分辨率以及高度的智能化、直 观化的特点得到越来越广泛的应用。基于这些要 求，我设计并制作了基于AT89S52单片机为核心 的低频数字式相位测量系统。
(a)单段
(b)方形
硬件电路的设计
●按键电路
图3.24 按键设计电路图
硬件电路的设计
● 原理电路
晶振 主 门 B 计 数 器 B
整形放大 异或叠 加 整形放大 与 门 主 门 A 计 数 器 A
单 片 机
实际门时
参考门时
相位测量模块框图
硬件电路的设计
波形变换电路
相位测量电路
系统电路图
系统电路图
◆频率测量方案
利用可编程计数器来实现频率的测量，将被测信号转 换为方波信号输入可编程计数器8254的某一路Clk端口， 并将Gate端置为高电平，利用单片机产生的定时中断来 控制8254的计数，最后计数值送入单片机处理并输出。
硬件电路的设计
● 单片机的选择：AT89S52 ● 显 示 电 路：LED
系统软件部分设计
开始 初始化
判断开关
输入参考门时
读计数器数值
计算相位差
显示结果
结束
相位差测量流程图
结 论
在本次相位计的设计过程中，我全面系统的 了解设计的过程，学习了很多有关的知识这样的 设计是对我学过的理论和实践等课程是一个综合 性很高的锻炼。
我也坚信随着科学技术的发展相位计设计的 方法会越来越简单，精度也会越来越高。将来相 位计设计方法一定会朝着简单化、小型化、高精 度化方向发展 。