便携式功率分析仪设计-----频率部分电路设计（二）

式中T s——闸门时间;

f x——被测频率;

ΔN为最大计数误差。

但是无论计数值N为多少，其最大计数误差不超过±1个计数单位。

而触发误差是由于输入信号都需经过通道电路放大、整形等，得到脉冲信号，即将输入信号转换为脉冲信号。这种转换要求只对信号幅值和波形变换，不能改变其频率。但是，若输入被测信号叠加有干扰信号，则信号的频率(周期)及相对闸门信号的触发点就可能变化。由此产生的测量误差称为“触发误差”，也称为“转换误差”。这一误差在实际设计中的影响较小。

标准频率误差是因为测频时量化误差是闸门开启时间的相对误差ΔT s /T s，它决定于晶振的频率稳定度、准确度、分频电路和闸门开关速度以及稳定性等因素。在设计计数器时，尽量减小和消除整形、分频电路和闸门开关速度的影响，石英振荡器的频率为f c，分频系数为k，则

综上所述，可等到：

计数器测频率的误差主要有：计数误差、标准频率误差。一般，总误差可采用分项误差绝对值合成，即：

在实际设计中，我们采用多周期同步测频法，在很大程度上降低了量化误差。通过选用高性能高集成度的预分频器，简化频率测量电路设计，并在频率测量通道上加入适当滤波设计，减小触发误差的影响。使得系统的主要误差转成由于产生FPGA工作时钟的外部晶振造成的标准频率误差。通过选用更高精度的，更高稳定度的晶振可以提高系统频率测量的精度和稳定性。尽可能减小频率测量的误差。

3.6电源部分设计

电源是电子产品中一个组成部分，为了使电路性能稳定，往往还需要稳定电源。由于便携式电子产品是独立的，可脱离室内环境的工作的设备，所以设备必须有自己的独立供电装置，一般采用电池供电，如何使稳压电源部分性能满足电路的要求、耗电省(能延长电池的寿命)、安全性好、占空间小、重量轻是设计便携式电子产品中一个重要任务。由于各种便携式电子产品发展迅猛，因此各半导体器件厂纷纷开发出各种适合便携式电子产品要求的新型电源IC，并给出各种典型应用电路，使电源设计工作变得较为简单，即电源设计工作是根据产品的要求来选择合适的电源IC.

所以针对本课题，我们设计了一套由电池供电电路，并且仍然提供了通过直流适配器直接对仪器供电的室内供电模式。在电源IC芯片的选择上我们主要考虑以下几个依据：

自身工作电压和电流比较小，并且耗电量低;

封装尺寸小;基本所有电源部分所用芯片，均采用贴片式，减小所占空间;

输出电压精度高，效率高，输出纹波及噪声电压小。

所选取的涉及变压输出部分的TPS7350、MAX755等输出电压精度都在±2%左右，能够满足系统内部芯片工作需要。同时设计中，考虑到通道中各种芯片所需供电电压，并且为避免ARM以及ARM复位芯片同FPGA及通道其它芯片共用同一个数字3.3V可能出现的相互干扰，我们通过电源芯片将电池的输出电压变压为模拟±5V、数字5V、数字3.3V(提供给ARM单独使用)、数字3.3V(提供给FPGA和其他芯片数字电平使用)、数字1.5V.

电源部分具体结构如下图3-25所示，利用CD4013双D触发器，设计为本设计功率分析仪提供电源控制分为硬件开关机和软件关机两种。由触发器输出控制继电器选通电池供电或直流适配器供电。并且该电源工作状态都将被ARM程序监控，用户可通过显示屏幕了解供电情况以及电池电量情况。