原创 同频正弦信号间相位差测量的设计

本设计目的在于测量出任意两相同频率正弦信号之间的相位差，并将测量结果以数字形式显示出来。具体实现方法为：先通过比较电路将两路同频信号分别转换为相应的脉冲信号，然后将其中的一路信号通过反相器取反后与另一路信号相与，得到一等脉宽的脉冲波形，此脉冲波形的脉 

1 引 言
　　本设计目的在于测量出任意两相同频率正弦信号之间的相位差，并将测量结果以数字形式显示出来。具体实现方法为：先通过比较电路将两路同频信号分别转换为相应的脉冲信号，然后将其中的一路信号通过反相器取反后与另一路信号相与，得到一等脉宽的脉冲波形，此脉冲波形的脉宽t，即表示两信号的相位差。将原信号对应的任意一路脉冲信号（周期为T）倍频后，作为单片机计数器的计数脉冲，并对相位差脉冲记数，得记数值为W。设倍频电路的倍频系数为A，则记数脉冲周期为T／A，可得到两信号相位差角计算公式如下：

      其中N＝360／A，N为常数，是相位测量系统的最小精确度。
　  经过单片机系统编程即可实现此简单运算式，并将运算结果Q送LED显示。原理框图如图1所示。

2系统硬件电路原理分析与设计
　    整个系统硬件电路由比较整形电路、倍频电路、单片机AT89C51及显示电路组成。
2.1比较整形电路
       电路采用电压比较器LM339。LM339内有4个电压比较器，取其中的两个比较器即可。两路信号分别接两个比较器同相输入端，将反相输入端接地，即构成过零比较电路。两比较器输出即转换为脉冲信号。将其中一路脉冲通过反相器CC4069取反后与另一路信号通过与门CC4081相与，可得一等脉宽的脉冲信号，此脉宽即记载着两输入信号之间的相位差，我们称之为相位差脉宽。转换过程见图2。