本课题是以与天津市中环电子仪器有限公司合作的横向课题“高精度宽带相位计的研制”为背景。相位差测量技术发展至今已经深入到众多领域，尤其是在电子技术、电力系统、工业自动化，智能控制、航空电子等领域有着广泛的应用。目前国内专用于相位差测量的相位计比较少见，而且普遍存在对被测信号幅度和频率要求过高、反应时间慢、显示精度较低等问题，本文正是基于以上几点问题，设计出了一款高性能的高精度相位计。本文的主要工作分为以下四个方面：1、相位测量方法的研究。本文首先对国内外的相位测量技术进行了深入分析，详细介绍和分析了示波器观察法、数字化测量相位差及过零鉴相法三种典型的相位测量方法，并最终选择过零鉴相法作为相位计设计的理论基础。2、自动换程电路的设计。自动换程电路主要包括衰减网络、放大电路、电平幅值检测电路和逻辑控制电路四个模块，该电路采用循环计数法的原理，通过控制继电器的开关闭合状态实现对输入信号不同程度的放大和衰减，有效地保护了整个相位计系统。3、过零鉴相法的硬件实现。根据相位计系统的工作流程，整个系统电路分为整形电路、鉴相电路、方波转电压电路、A/D电路、测频电路以及显示电路等几个部分。整形电路的作用是将输入的正弦信号整形为方波信号，鉴相电路和方波转电压电路将两路被测信号之间的相位差转换成直流电压，此电压值与相位差成一定的比例关系。测频电路同步直观地显示了当前输入被测信号的频率。4、GPIB接口的设计。为相位计配置可程控的GPIB接口，满足了高精度相位计的智能化需求。本文首先对GPIB总线和IEEE488协议作了简要阐述，着重介绍了GPIB总线数据传输机制和十大接口功能。通过微控制器STC89S52对GPIB专用芯片NAT9914内部寄存器的访问，实现了高精度相位计的听、讲和串行查询等接口功能，满足了相位计与程控计算机之间的通信需求。实验结果表明，本文设计的高精度相位计输入信号幅度可达320V，带宽为5MHz，相位分辨率为0.1°，低频段相位测量精度能够达到0.1°，GPIB接口具有良好的稳定性和数据传输能力。