同頻正弦信號間相位差測量的設計
2013/5/14 9:38:06
本設計目的在于測量出任意兩相同頻率正弦信號之間的相位差，并將測量結果以數字形式顯示出來。具體實現方法為：先通過比較電路將兩路同頻信號分別轉換為相應的脈沖信號，然后將其中的一路信號通過反相器取反后與另一路信號相與，得到一等脈寬的脈沖波形，此脈沖波形的脈寬t，即表示兩信號的相位差。將原信號對應的任意一路脈沖信號（周期為T）倍頻后，作為單片機計數器的計數脈沖，并對相位差脈沖記數，得記數值為W。設倍頻電路的倍頻系數為A，則記數脈沖周期為T／A，可得到兩信號相位差角計算公式：
其中N＝360／A，N為常數，是相位測量系統的最小精確度。
經過單片機系統編程即可實現此簡單運算式，并將運算結果Q送LED顯示。原理框圖如圖1所示。
2系統硬件電路原理分析與設計
整個系統硬件電路由比較整形電路、倍頻電路、單片機AT89C51及顯示電路組成。
2.1比較整形電路
電路采用電壓比較器LM339。LM339內有4個電壓比較器，取其中的兩個比較器即可。兩路信號分別接兩個比較器同相輸入端，將反相輸入端接地，即構成過零比較電路。兩比較器輸出即轉換為脈沖信號。將其中一路脈沖通過反相器CC4069取反后與另一路信號通過與門CC4081相與，可得一等脈寬的脈沖信號，此脈寬即記載著兩輸入信號之間的相位差，我們稱之為相位差脈寬。轉換過程見圖2。
