相角测量作为一种重要的信号测量技术，已经广泛应用于科学研究和工程应用的诸多领域。在研究常规相位测量方法及电路的基础上，着重研究了零相角附近相位测量的精度不高、抗干扰性差等问题。尤其是小相角测量难度非常大，采用传统方法测不准，甚至不能测。因此本文研究了小相角测量的优化方案，设计了相关的测量电路。本文在研究常规相角测量方法的基础上，确定了小相角测量系统的总体方案，并分析了过零点比较脉冲计数法测量相角的过程中各种误差出现的原因。为了提高相角测量的准确度和抗干扰能力，提出了优化方案。在模拟电路方面，将采用差频法，较高频率的被测信号通过差频法的处理转变为比较容易测量的低频率信号，这样就降低了由于被测信号的频率过高，量化误差过大的问题。在数字电路方面，为了解决由于脉冲计数时钟频率低，量化误差过大的问题，将采用FPGA锁相环把脉冲计数时钟的频率提高到400MHz。并设计了相应的数字电路来测量两路被测信号的周期以及相角。针对两路被测信号在干扰环境下过零点抖动的问题，将采用事件捕捉统计法来减小零点抖动带来的测量误差。并对事件捕捉统计法进行了Matlab仿真。仿真结果表明该方案能显著提高小相角的测量的精度。0.1°的相角仿真测量的绝对误差为0.003°。因此该方案具有很好的推广价值。