Szybki i wysokorozdzielczy miernik częstotliwości na bazie układów FPGA

• Autorzy: Szecówka P. , Sługocki G. , Gotszalk T.

Warianty tytułu

EN

Fast and high resolution FPGA based frequency meter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia koncepcję szybkiego pomiaru stosunkowo niskich częstotliwości. Zaproponowano architekturę specjalizowanego układu cyfrowego. Opisano implementację w języku VHDL, konstrukcję z układem FPGA i fizyczne testy miernika. W przykładowej wersji, wykonanej dla potrzeb pomiarów częstotliwości rezonansowych w mikroskopii sił atomowych AFM, urządzenie pozwala mierzyć częstotliwości z zakresu 10...140 kHz, z rozdzielczością pojedynczych Hz. w czasie poniżej 300 μs. W projekcie zastosowano własną konstrukcję sekwencyjnego mechanizmu realizującego arytmetyczną operację dzielenia. Oprócz wyświetlacza LCD, urządzenie wyposażono w przetwornik cyfrowo-analogowy, rozszerzający jego funkcjonalność o konwersję częstotliwość-napięcie.

EN

The paper presents a concept of fast measurement of relatively low frequency. Architecture of dedicated digital circuit is proposed. The design was implemented in VHDL. The prototype with functionality embedded in FPGA was constructed and physically tested. Presented version of device, dedicated for the resonant frequency measurements in Atomic Force Microscopy works for the range of 10 kHz -140 kHz, with resolution of 1 Hz and accuracy of 0.01%, Single measurement takes less than 300 μs. In-house developed sequential arithmetic module for division was applied. Besides the LCD output, the device is equipped with D/A converter which extends its functionality to frequency-to-voltage conversion.

Słowa kluczowe

PL

pomiar częstotliwości; układ cyfrowy; FPGA; VHDL; dzielenie; przetwornik częstotliwości; napięcie

EN

frequency measurement; digital; hardware; FPGA; VHDL; division; frequency to voltage conversion

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 50, nr 10
• Strony: 113--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Szecówka P.

autor

Sługocki G.

autor

Gotszalk T.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

Bibliografia

• [1] Starbowski M. M.: Cyfrowe przyrządy pomiarowe. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002.
• [2] Howland R., Benatar L.: Mikroskopy ze skanującą. sondą (AFM/STM): Elementy teorii i praktyki. Warszawa 2002.
• [3] Gotszalk T. P., Grabiec P. B., Rangelow I. W.: A novel piezoresistive microprobe for atomic and lateral force microscopy. Sensors and Actuators A 123-124, 2005, pp. 370-378.
• [4] Carlosena A., Macua C., Zivanovic M.: Instrument for the Measurement of Instantaneous Frequency. IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, vol. 49, no 4. 2000, pp. 783-789.