目前,水污染已经成为亟待解决的全球性问题,尤其是水中重金属离子造成的污染已对人体健康及全球环境构成严重的威胁,因此对水环境重金属离子进行痕量检测就成为了研究的热点。随着微电子加工技术以及纳米加工技术的进步,NEMS器件开始在水环境重金属离子痕量检测领域发挥极大的作用。基于NEMS工艺制造的纳米梁和纳米线是NEMS用于痕量检测的重要部件。其中,纳米梁具有高灵敏度、高频振荡等特点,可实现对水中重金属离子的实时检测。本文的主要研究目标就是设计出用于NEMS谐振器的扫频激励电路与频率检测电路从而实现痕量检测的功能。通过比较NEMS谐振器的几种常用驱动和检测方法,最终选择静电激励和压阻检测作为本文基本的实验方法。通过设计扫频激励电路,产生正弦波信号,从而向NEMS谐振器提供静电激励信号;通过设计频率检测电路,实现基于压阻效应而产生的微弱输出信号的实时检测。本文通过调研详细阐述了信号发生技术的种类和发展历程。其中,直接数字频率合成(DDS)技术具有高带宽、高精度、高稳定度和频率切换速度快等诸多优点。因此本文选取DDS技术作为设计扫频电路的基础,同时选取FPGA芯片、低通滤波芯片、调幅芯片和数模转换芯片共同搭建扫频激励电路系统,实现NEMS谐振器的扫频功能。本文阐释了快速傅里叶变换(FFT)的研究背景与应用原理,并且选择FFT技术作为读频电路的设计基础,选用信号放大芯片、模数转换芯片、串口转USB芯片作为读频电路系统的组成部分,使用串口通讯协议将最终读出的频率数据发送给PC端读出频率。基于DDS技术与FFT技术,使用Xilinx公司的Ise14.7软件作为开发平台,以FPGA芯片作为频率检测电路与频率发生电路的硬件载体,使用硬件描述语言(Verilog)实现了扫频激励电路与动态频率检测电路的设计。该扫频激励电路在0到3MHz范围内产生了幅值稳定的扫频信号,扫频步长为100kHz,可用于微纳机电谐振器的静电驱动。频率检测电路实现了10MHz以内小信号频率的实时检测,可用于微纳机电谐振器的频率检测。