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2．3 相位测量
此模块采用多周期同步计数法。对输入信号周期进行填充式脉冲计数，具体做法为：利用D触发器产生一个宽度为整数个被测信号周期的同步闸门信号，将同步闸门信号和时钟脉冲信号相与后送入计数器1进行记数，计数值为N1；将同步闸门信号、鉴相脉冲和时钟脉冲三者相与后送入记数器2进行记数，计数值为N2，相位差为φx=(N2／N1)×180。这样可使量化误差大大减小，测量精度得到提高，如图5所示。
闸门的设置、脉冲间的运算、计数等问题在FPGA内部实现可增加系统的灵活性和测量精确度，并可减轻硬件方面的工作量。
3 主要功能电路的设计
3．1 DDS信号发生模块
AD9851模块处理单片机送的频率控制字，输出地址值给ROM 1P模块，ROM 1P模块中存储正弦波表，输出幅度值给DA。具体在FPGA内实现如图6所示。
3．2 真有效值测量电路
采用典型真有效值一电流转换芯片AD637，其外围元件少，频带宽。对于有效值为200mV的信号，600 kHz；对于有效值为1 V的信号，-3 dB带宽是8 MHz，其后接12位高速低功耗串口模／数转换芯片ADS7818。为简化电路，并保持电路参数的对称性，仅采用一个ADS7818，通过电磁继电器，由单片机控制，在两路信号间周期性切换进行测幅。
3．3 放大整形及相位测量模块
由于经过双T网络输出的信号幅度衰减很大，而信号经过过零比较器的传输时间为
，式中，G0为过零检测器的直流增益；FP1是第一个响应极点；f为信号频率；VP是信号幅值。由该式可以看出，幅度与相移成反比，所以在经过比较器前要加一级放大，采用的是可变增益放大芯片AD603构成的自动增益控制电路，当输入信号峰一峰值在400 mV～7 V，频率在6 MHz以下，输出信号稳定平坦。在此次应用的实际电路中，将有效值从200 mV～3．5 V，频率从30 Hz～3 MHz的输入信号无失真的都放大到1．72 V。由于DDS输出电压为1．72 V，所以只需放大处理经过网络后的信号。另外，由于前级为双T网络中的射随，故不需做阻抗匹配。AGC(自动增益控制)电路如图7所示。
输出信号经过由LM311构成的零点附近的滞回比较器整形后给FPGA，进行相位测量。经过放大整形后的两路信号先经过一级极性判别电路，通过读取D触发器的输出电平来判断从双T网络输出的信号相位相对于原信号相位超前还是滞后，VOUT输出为高电平时超前，反之为滞后。同时将两个信号送入异或门，得到脉冲信号，测量脉冲信号的宽度，再通过计算就可以得到相位差。当脉冲的宽度很小时，为达到设计要求，标准脉冲的频率要求很高。设计时使用的是40 MHz的晶振，所以得到相位差的表达式为度。
3．4 示波器显示模块
将幅频相频信息加至y轴，频率锯齿波加至x轴。D／A转换采用12位串口电压输出型可程控偏压的数／模转换芯片TLV5638。
