在理想情況下,，同頻的正弦信號，經(jīng)過信號整形電路（過零檢測）后,，得到方波信號,，方波信號經(jīng)過鑒相器后得到兩路輸入信號的相位差信號，對其用固定頻率的脈沖進行填充,，把填充脈沖以后的相位差信號用脈沖計數(shù)器進行計數(shù),，就可以得到單位時間內(nèi)相位差信號的脈沖個數(shù)N_phase，填充脈沖信號" title="脈沖信號">脈沖信號是用本地振蕩器產(chǎn)生的固定頻率的方波,，其頻率為F_local,，則被測信號的相位差V_phase為式(1)：
　　V_phase=360×?????????????????? (1)

2 誤差原因及解決方法
2.1 過零檢測不準
　　如圖2所示，在理想情況下,，使用過零比較后,，得到的是占空比為50%的方波，但是在實際應(yīng)用中,，很難得到占空比為50%的方波信號,。引起過零比較失準的因素主要有二個：比較器" title="比較器">比較器的輸入失調(diào)電壓" title="失調(diào)電壓">失調(diào)電壓和接地網(wǎng)絡(luò)的噪聲。其中比較器的輸入失調(diào)電壓是主要因素,，接地網(wǎng)絡(luò)的噪聲可以通過就近增加去耦電容和改善電源的紋波來降低,。圖2中A、B分別為兩路相位差信號,，假設(shè)通道Ｂ的比較器引入輸入失調(diào)電壓Ｖｅ,，則通道Ｂ的比較電壓為Ｖｅ，而不是零電平,，這就會造成鑒相的錯誤,。如圖2所示，通道Ａ和Ｂ的實際相位值為Ｐｒ,，由于通道Ｂ引入的失調(diào)電壓相當于增加了一個錯誤的相位差Ｐｅ,，則使用傳統(tǒng)的單邊沿檢測方法測到的相位值為Ｐｍ，可以得到式(2),，顯然測得的相位結(jié)果是不準確的,。
　　Pm=Pr+Pe??????????? (2)
在實際中可采用如下改進方法：觀察通道Ｂ的下降沿，如果以通道Ａ和Ｂ的下降沿為基準進行測量,，則通道Ａ和Ｂ的實際相位值為Ｎｒ,，因失調(diào)電壓引起的誤差為Ｎｅ，所以實際測得的相位值Ｎｍ,，可以表示為式(3),。由對稱原理很容易得到式(4)。無論是以上升沿或是下降沿為基準進行測量，輸入信號的實際相位是相同的,，即式(5),。由式(2)、(3),、(4),、(5)可得式(6)。如圖2中Ｃ的脈沖寬度即為２倍的相位差信號,。
　　Nm=Nr-Ne??????????? (3)
　　Ne=Pe?????????????? (4)
　　Nr=Pr?????????????? (5)
　　Pm+Nm=Pr+Pe+Nr-Ne=Pr+Nr=2×Nr?????????????? (6)
2.2 信號調(diào)理后方波邊沿不夠陡峭
　　信號經(jīng)過比較器進行處理后得到脈沖信號,，在理想情況下，該信號可以作為數(shù)字邏輯信號使用,。但在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn),，如果直接把比較器輸出的脈沖信號送給FPGA等高速響應(yīng)器件，則FPGA獲取的信號可能是經(jīng)過１μs后才穩(wěn)定的一連串數(shù)字脈沖信號,，錯誤的相位差脈沖使系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性受到很大影響,，致使輸出結(jié)果有較大的跳動。這主要是由比較器輸出脈沖信號的邊沿不夠陡峭所致,，而影響比較器該性能的主要因素是壓擺率,。
　　要解決此問題，除了在對比較器選型時選取具有較大壓擺率的器件外,，還可以在比較器的后端加一級微分電路,，微分電路可以明顯提升脈沖信號的邊沿。
2.3 輸出結(jié)果受輸入信號幅度影響較大
　　在理想情況下,，比較器的放大倍數(shù)是無窮大的,，但實際中比較器的放大倍數(shù)是有限的。為了降低輸入信號幅度對比較器輸出結(jié)果的影響并且提高比較器對小信號的靈敏度,，對比較器進行電路設(shè)計時應(yīng)采用正反饋,。
2.4 閘門時間不準確
　　在相位測量中不僅要測量相位差信號，還要測量待測信號的周期,。為了提高精度,，往往對相位信號進行多周期測量。理論上要求在多周期測量中,，測量時間必須為被測信號周期的整數(shù)倍,，但是在相位測量儀器中，一般要求可以人為地設(shè)定測量時間,，該時間不可能總是等于被測信號周期的整數(shù)倍,，所以實際測量時間應(yīng)該是設(shè)定的測量時間到下一個完整的測量周期之前的時間之和。在實際設(shè)計過程中,，可通過獨立的具有預觸發(fā)功能的計數(shù)器對實際測量時間進行計數(shù)，用于相位測量時間的計算。