SAW传感器后端信号处理电路的设计

各单元电路的功能分别是：
    放大整形电路 把被测信号转变成脉冲信号。
    闸门选择电路 产生不同的闸门开通时间丁。
    分频器电路提供时基信号，作为时间基准。
    门控电路产生闸门开通、计数器清零和锁存器的锁存信号。
    计数器将信号频率以十进制数的形式记录。
    锁存器将十进制计数器计得的数锁存下来。

在设计中，通过两位量程选择开关的控制，对时钟信号进行分频，可以得到1 s，100 ms，10 ms和1 ms四个不同的闸门开通时间。同时，计数部分采用六位十进制计数，于是可以得到0．1～100 MHz四个频率检测量程。

2．3 仿真及其测试

利用VHDL语言对电路的各个子模块编写相应的代码，并用EDA软件QuartusⅡ对源程序进行了编译、优化、逻辑综合，自动地将VHDL语言转换成门级电路，进而完成了对电路的分析、验证、自动布局布线、时序仿真、管脚锁定等各种工作。最终所设计的顶层电路如图4所示。该电路结构中，clk为系统的时钟信号；Fx为输入的检测信号；s1，s2为整个电路的量程选择控制输入端。通过s1， s2可以控制频率检测电路检测范围。

最后，采用了Altera DE2开发板，将设计的电路下载到硬件电路中，从而完成了对整个频率检测电路的设计工作，并利用函数发生器对电路进行了验证。在2 MHz左右的测试结果如表1所示。

3 结 语

本文设计了一种SAW传感器中的信号处理电路，对该电路中的频率检测部分，利用了FPGA技术，使频率检测的范围和精度满足了传感器的要求。通过对所设计电路的计算机仿真和实验，验证了设计的信号处理电路的可行性。