FPGA频率测量的三种方法

在FPGA中,频率测量是常见的应用,通常用于信号检测、频率计数和时钟管理。以下是三种常见的FPGA频率测量方法:

1. 周期测量法(Period Measurement Method)

通过测量输入信号的周期来计算频率。

原理:

  • 利用 FPGA 的高速时钟(参考时钟)计数器,记录一个完整周期内的参考时钟脉冲个数。

  • 公式:

公式1.JPG

优点:

  • 适用于较低频率信号,测量精度较高。

  • 对非稳定信号波动灵敏。

缺点:

  • 测量速度较慢,依赖输入信号周期长短。

2. 频率计数法(Frequency Counter Method)

直接统计输入信号在固定时间窗口内的脉冲数量。

原理:

  • 设定一个固定时间窗口(通常以参考时钟为基准),统计输入信号的脉冲个数。

  • 公式:

公式2.JPG

优点:

  • 适用于高频信号,测量速度快。

  • 硬件实现简单。

缺点:

  • 对于低频信号,窗口时间需要足够长,导致测量延迟。

3. 异步采样法(Asynchronous Sampling Method)

通过采样输入信号的边沿变化来计算频率。

原理:

  • 利用高速参考时钟采样输入信号的上升沿或下降沿,计算相邻两次边沿间的时间差。

  • 频率计算:

公式3.JPG

优点:

  • 适合多种频率范围。

  • 测量精度取决于参考时钟的分辨率。

缺点:

  • 实现较复杂,可能需要额外的边沿检测电路。

  • 对噪声敏感。

应用场景对比

应用场景.JPG

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