專利名稱：采樣頻混檢測電路裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明系一種信號檢測電路。
在現(xiàn)代數(shù)字式測量儀器和裝置中，A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是其中最核心的組成部分。A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的采樣頻率受到采樣定理的限制，當系統(tǒng)采樣頻率F3低于輸入信號頻率最高頻率分量Fin max的2倍，即F3＜2×Finmax時，會產(chǎn)生信號頻混現(xiàn)象，即輸出結(jié)果將把輸入信號幅值和功率值都折疊到低頻范圍中去，導致不準確甚至完全錯誤的測量結(jié)果。由于在測量時，難以完全確定輸入信號的頻率范圍，為了避免頻混現(xiàn)象，多數(shù)基于A/D轉(zhuǎn)換的測量系統(tǒng)都采用了抗頻混濾波器技術，即在A/D轉(zhuǎn)換電路之前增設一個低通濾波器，以濾除輸入信號中頻率高于 1/2 F3的分量?？诡l混濾波器很好地解決了頻混問題，因而在動態(tài)信號分析儀，F(xiàn)FT分析儀等儀器中得到了廣泛應用。但是，在數(shù)字示波器，瞬態(tài)波形記錄儀和超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，都難以采用抗頻混濾波器技術，主要原因有(1)數(shù)字示波器等儀器的帶寬很大，典型值為DC-100MHZ，在如此寬的量程范圍內(nèi)需要大量的低通濾波器，大大增加系統(tǒng)成本;(2)采用抗頻濾波器會濾除輸入信號的高頻分量，使其頻率和相位都發(fā)生畸變;(3)最重要的是，在數(shù)字示波器等儀器中使用抗頻混濾波器會“欺騙”用戶，用戶若選擇了錯誤的頻率量程，則抗頻混濾波器會濾除輸入信號中頻率大于本量程采樣頻率0.5倍的分量，導致屏幕上顯示出不準確甚至完全錯誤的波形，而用戶對此卻完全不知。顯然，在上述這類儀器中不應采用抗頻混濾波器等頻混消除法，而應該采用頻混檢測法，即在系統(tǒng)中設置一個頻混檢測器，一旦檢測出頻混現(xiàn)象，則提醒用戶或強制將儀器采樣頻率設為高一級量程范圍。目前在數(shù)字示波器等儀器中尚未采用頻混檢測技術。
本發(fā)明針對目前數(shù)字示波器等儀器存在的頻混問題，提出一種價廉、簡易的頻混檢測電路，以檢測出基頻頻混現(xiàn)象，提高測量結(jié)果的可靠性。
本發(fā)明的頻混檢測電路裝置由延時電路，比較器電路和計數(shù)器電路構(gòu)成，直接輸入信號和輸入信號經(jīng)過延時電路延時后延時信號送入比較器進行比較，比較器輸出數(shù)字化信號作為第一計數(shù)器的輸入時鐘，采樣時鐘作為第二計數(shù)器的輸入時鐘，第一計數(shù)器和第二計數(shù)器控制端均接入采樣閘門信號，在采樣閘門時間內(nèi)所述第一計數(shù)器和第二計數(shù)器計數(shù)值的讀取和比較過程由后續(xù)的硬件或軟件完成。
電路中各元件的參數(shù)按以下原則確定所述比較器的工作頻率高于或等于待檢測的輸入信號最高頻率，所述延時電路的延時值小于或等于待檢測的輸入信號最高頻率的倒數(shù)，延時電路可由延時線構(gòu)成。
所述第一計數(shù)器和第二計數(shù)器的工作頻率高于或等于待檢測的輸入信號的最高頻率;或在該二計數(shù)器輸入端增設分頻器，使得采樣信號或采樣時鐘經(jīng)分頻后在計數(shù)器工作頻率范圍內(nèi)。
本發(fā)明可應用于數(shù)字示波器，數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)等一切需要信號采樣的領域，可檢測出一切基頻區(qū)頻混現(xiàn)象及大多數(shù)紋波頻混現(xiàn)象，從而大大提高測量結(jié)果的可信度。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進一步說明。


圖1為輸入信號和比較器輸出數(shù)字化信號的波形圖。
圖2為本發(fā)明的一個實施例結(jié)構(gòu)框圖。
圖1和圖2中輸入信號1和輸入信號經(jīng)過延時電路D延時的延時信號2送入比較器電路CO作比較，兩個比較信號交界處比較器的輸出將產(chǎn)生跳變，即輸入信號每個紋波都將產(chǎn)生一個脈沖，從而比較器CO輸出數(shù)字化信號3，作為第一計數(shù)器C1的輸入時鐘，其頻率為FO，F(xiàn)O的最小值為輸入信號的基頻。采樣時鐘4作為第二計數(shù)器C2的輸入時鐘，其頻率為FS，C1和C2受采樣閘門信號5控制，它們的輸出送入數(shù)據(jù)總線B。則在一個采樣閘門時間tg內(nèi)，C1和C2的計數(shù)值[C1]和[C2]分別為[C1]＝FO×tg[C2]＝Fs×tg當[C2]＜2×[C1]時，可確知發(fā)生了頻混。故通過讀取和比較C1和C2的內(nèi)容來監(jiān)測采樣系統(tǒng)是否發(fā)生了基頻頻混，讀取和比較過程內(nèi)后續(xù)的硬件或軟件可完成。
為實現(xiàn)最高工作頻率為10MHz的頻混檢測電路裝置，比較器可采用AD9686(傳輸延時7ns)，延時線的延時值為50ns，第一計數(shù)器C1和第二計數(shù)器C2采用INTEL8254(工作頻率為10MHz)。該裝置適用于音頻、機械振動、超聲等領域。
為實現(xiàn)最高工作頻率為60MHz的頻混檢測電路裝置，比較器可采用AD9686(傳輸延時7ns)，延時線的延時值為10ns，計數(shù)器C1和C2采用INTEL8254(工作頻率為10MHz)，并在計數(shù)器C1和C2的輸入端設置74F163分頻器(工作頻率為60MHz)，將輸入信號8分頻。
權(quán)利要求
1.一種頻混檢測電路裝置，該電路裝置由延時電路，比較器電路和計數(shù)器電路構(gòu)成，直接輸入信號和輸入信號經(jīng)過延時電路延時后延時信號送入比較器進行比較，比較器輸出數(shù)字化信號作為第一計數(shù)器的輸入時鐘，采樣時鐘作為第二計數(shù)器的輸入時鐘，第一計數(shù)器和第二計數(shù)器控制端均接入采樣閘門信號，在采樣閘門時間內(nèi)所述第一計數(shù)器和第二計數(shù)器計數(shù)值的讀取和比較過程由后續(xù)的硬件或軟件完成。
2.如權(quán)利要求1所述的頻混檢測電路裝置，其特征為所述比較器的工作頻率高于或等于待檢測的輸入信號最高頻率，所述延時電路的延時值小于或等于待檢測的輸入信號最高頻率的倒數(shù)，延時電路可由延時線構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的頻混檢測電路裝置，其特征為第一計數(shù)器和第二計數(shù)器的工作頻率高于或等于待檢測的輸入信號的最高頻率，或在該二計數(shù)器輸入端增設分頻器。
全文摘要
采樣頻混檢測電路裝置，直接輸入信號和輸入信號經(jīng)過延時電路延時后延時信號送入比較器進行比較，比較器輸出數(shù)字化信號作為第一計數(shù)器的輸入時鐘，采樣時鐘作為第二計數(shù)器的輸入時鐘，兩個計數(shù)器控制端均接入采樣閘門信號，讀取和比較兩個計數(shù)器的計數(shù)值可確知采樣系統(tǒng)是否發(fā)生頻混。本發(fā)明可應用于數(shù)字示波器，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等信號采樣裝置，檢測出一切基頻頻混及大多數(shù)紋波頻混現(xiàn)象，極大提高測量結(jié)果可信度。
文檔編號G01R13/34GK1107580SQ9410164
公開日1995年8月30日 申請日期1994年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月25日
發(fā)明者胡亦鳴, 裴先登, 謝長生 申請人:華中理工大學