脉冲信号参数测量仪.doc

2016年TI杯江苏省大学生电子设计竞赛

题目:脉冲信号参数测量仪

题目编号：E题

参赛队编号：参赛队学校：参赛队学生：

二○一六年七月

目录TOC\o"1-3"\h\u
HYPERLINK\l_Toc21216摘要 PAGEREF_Toc212161
HYPERLINK\l_Toc45371.设计方案工作原理 PAGEREF_Toc45371
HYPERLINK\l_Toc104841.1方案选择 PAGEREF_Toc104841
HYPERLINK\l_Toc304651.2总体方案设计 PAGEREF_Toc304652
HYPERLINK\l_Toc181912.核心部件电路设计 PAGEREF_Toc181913
HYPERLINK\l_Toc20412.1高速缓冲电路 PAGEREF_Toc20413
HYPERLINK\l_Toc212322.2自动增益电路 PAGEREF_Toc212323
HYPERLINK\l_Toc97532.3高速比较器电路 PAGEREF_Toc97534
HYPERLINK\l_Toc145612.4放大电路 PAGEREF_Toc145615
HYPERLINK\l_Toc88183.系统软件设计分析 PAGEREF_Toc88185
HYPERLINK\l_Toc276343.1CPLD数据处理 PAGEREF_Toc276345
HYPERLINK\l_Toc309904.竞赛工作环境条件 PAGEREF_Toc309906
HYPERLINK\l_Toc246624.1设计分析软件环境 PAGEREF_Toc246626
HYPERLINK\l_Toc236424.2仪器设备硬件平台 PAGEREF_Toc236426
HYPERLINK\l_Toc311445.作品成效总结分析 PAGEREF_Toc311446
HYPERLINK\l_Toc145625.1脉冲信号频率测量 PAGEREF_Toc145626
HYPERLINK\l_Toc51745.2脉冲信号占空比测量 PAGEREF_Toc51747
HYPERLINK\l_Toc188875.3脉冲信号幅值测量 PAGEREF_Toc188877
HYPERLINK\l_Toc316235.4脉冲信号上升时间测量 PAGEREF_Toc316238
HYPERLINK\l_Toc218826.参考文献 PAGEREF_Toc218828
HYPERLINK\l_Toc5559附录 PAGEREF_Toc55599


PAGE\*MERGEFORMAT7

脉冲信号参数测量仪
摘要：本作品以美国德州仪器（TI）生产的16位超低功耗单片机MSP430F169作为主控芯片，利用CPLD技术实现矩形脉冲信号的频率、占空比、上升时间的测量，并且利用CPLD产生一个标准矩形脉冲信号。本设计外围硬件电路主要由高速缓冲降压模块、AGC自动增益模块、幅度测量模块组成，通过对上述模块的合理整合，设计并制作了一个性能较好的脉冲信号参数测量仪。由于采用了AGC模块，系统实现了全程自动增益控制，稳定输出电压。
针对矩形脉冲信号的特点，本设计采用多种抗干扰措施，对电路布线进行优化，并合理运用低噪声芯片OP07、OPA690、VCA810、THS3001、TLV3501。后期，利用ADS1115及Matlab，对测试数据进行合理的分析，以优化算法系统，进一步提高了精度。
该脉冲信号参数测量仪结构简单，性能稳定，功能完善，达到了各项设计指标。
关键词：脉冲信号参数测量仪；CPLD；AGC；TLV3501；Matlab；
1.设计方案工作原理
1.1方案选择
本方案主要由THS3001缓冲模块、AGC自动增益模块、TLV3501高速比较模块、ADS1115模块组成，实现脉冲信号频率、占空比、幅度、上升时间测量。
1、主控部件选择
方案一：采用CPLD作为参数测量仪的主控芯片，完成参数测量及实时显示等全部功能。CPLD具有可编程和大规模集成的特点，此方案可以使电路大为简化，但此设计仅使用PLD不能充分发挥其特点及优势，导致系统性能降低。因此不采用此方案。
方案二：采用FPGA作为主控芯片，FPGA外围拓展功能更多，但在运行速度、编程灵活性以及使用方便性上CPLD优于FPGA,即在电路结构上FPGA更复杂，因此不采用此方案。
方案三：采用C