文档介绍：简易数字频率计设计
1、数字频率计测频的基本原理
所谓频率,就是周期性信号在单位时间(1S)内变化的次数,若在一定时间间隔T 内测得这个周期性信号的重复变化次数为N ,则其频率可表示为
f=N/T
图6(a)是数字频率计的组成框图。被测信号vX经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号A,其频率与被测信号的频率fX 相同。时基电路提供标准时间基准信号T,其高电平持续时间t1=1s,当1s信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门,计数器开始计数,直到1s信号结束时闸门关闭,停止计数。若在闸门时间内计数器计得的脉冲数为N,则被测信号频率fX=NHz。逻辑控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲L,使显示器上的数字稳定;二是产生清“0”脉冲R,使计数器每次测量从零开始计数。各信号之间的时序关系如图6(b)所示。
逻辑控制电路
译码显示器
锁存器
计数器
闸门电路
时基电路
放大整形电路
vx
A
T
R
L
N
(a)结构框图
TX
t1
t2
N
R
L
N
T
vx
清零
锁存
计数
(b)时序图
图6 数字频率计结构框图和时序图
2、数字频率计的主要技术指标
①频率准确度:一般用相对误差来表示,即
式中,为量化误差(即±1个字误差),显然,当闸门时间T选定后,fx越高,量化误差就越小;为闸门时间相对误差,主要由时基电路标准频率的准确度决定,。
②频率测量范围:在输入电压符合规定要求值时,能够正常进行测量的频率区间称为频率测量范围。频率测量范围主要由放大整形电路的频率响应决定。
③数字显示位数:频率计的数字显示位数决定了频率计的分辨率。位数越多,分辨率越高。
④测量时间:频率计完成一次测量所需要的时间,包括准备、计数、锁存和复位时间。
3、设计内容及要求
⑴技术要求
测量频率范围:1000Hz~10000Hz;被测信号:方波或正弦波峰峰值为3V~5V(与TTL兼容);显示方式:4位十进制数显示。
⑵设计步骤及要求
①拟定数字频率计的组成框图,设计各单元电路,并用Multisim仿真;
②在通用电路板上安装、调试电路,并测试技术指标;
③拟写设计报告。内容包括:整机框图及工作原理、各单元电路设计说明及实验测试数据与波形、总电路图和设计心得与体会。
⑶选做内容
①用计数法测量周期;
②扩展测频范围10KHz~100KHz。
4、给定的主要器件:
74LS00(2片),74LS90(4片),74LS273(2片),74LS123(1片),74LS48(4片),数码管BS202(4只),555(1片)。
5、仪器和设备:
稳压电源(或数字逻辑学习机),双宗示波器,数字万用表、EM1643函数信号发生器、数字通用板、拨线钳和电烙铁等。
6、设计报告要求
(1)写出各单元电路的工作原理、设计过程及器件选择;
(2)画出完整的电路原理图,并标明各元器件的参数值;
(3)绘出电路中的时序波形,整理实验数据,并加以说明;
(4)写出设计过程中出现的故障现象及其解决办法;
(5)设计心得、体会及建议。
7、参考文献:
1、《电子技术基础课程设计指南》清华大学出版社、焦宝文主编;
2、《电子线路设计大全》华中科技大学出版社、陈碗儿主编
3、《数