1 数字频率计设计一、设计任务设计一个数显频率计
要求如下:1、 测量频率采用4 位 LED 数字显示
2、 频率测量范围1Hz~1MHz
3、 分辨率: 1Hz
4、 输入信号波形:正弦波、方波、三角波
5、 输入信号幅度:0
6、 量程选择:× 1、× 10、× 100 三档
二、设计方案分析所谓“频率”就是周期信号在单位时间(1 秒)内变化的次数
若在一定的时间间隔T 内将信号变化的次数N 测量出来,即可测量出信号的频率,传统的测量频率的方法就是直接测频法
为了说明直接测频法的工作原理,可参考图所示的方框图
首先将被测量的信号通过脉冲整形电路转换成脉冲信号,然后将其输入到“闸门”的一个输入端
“闸门”的另一个输入信号是来自“门控电路”的输出,“门控电路”信号的输出时间T 非常准确, T是由一个高稳定的石英晶体振荡器和一系列的分频器形成的,当“门控电路”输出时间T时,“闸门”被打开,被测量的脉冲信号通过闸门,送入到计数、译码显示电路上,若选择合适的 T(假设 1 秒),则计数器计数的脉冲个数就是要测量的信号的频率
由于“闸门”的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的,即它们在时间上是随机的,所以测频存在“± 1”误差,在 T(一般 1 秒 )一定时,计数频率越高,测频相对误差越小;反之计数频率越低,测频的相对误差越大
所以直接测频法适合于测量高频信号的频率
信号放大、整形输入信号f闸门门控信号T计数、显示图 1 直接频率测量原理图另外为了能够稳定的显示测量信号的频率,实际电路中还应加入逻辑控制单元,为了扩大测量信号的频率范围,还要有量程扩展电路等
一个实用的频率计电路的组成框图如图所示
时基信号产生电路主要由晶体振荡器和分频器组成,产生我们所需要的不同频率(例如 1Hz 、10Hz、100Hz)的时标信号, 通过 “闸门时间 ”选择开关 S 选出我们需