電子設(shè)計(jì)信號(hào)頻率測(cè)量?jī)x

1、信號(hào)頻率測(cè)量?jī)x信號(hào)頻率測(cè)量?jī)x摘要在數(shù)字電路中，信號(hào)頻率測(cè)量?jī)x屬于時(shí)序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。在計(jì)算機(jī)及各種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。在CMOS電路系列產(chǎn)品中，信號(hào)頻率測(cè)量?jī)x是用量最大、品種很多的產(chǎn)品，是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此，頻率的測(cè)量就顯得更為重要。本設(shè)計(jì)包括三個(gè)模塊：信號(hào)源、頻率測(cè)量?jī)x和數(shù)字顯示。1簡(jiǎn)介1.1功能及特點(diǎn)功能及特點(diǎn)數(shù)字頻率計(jì)是直

2、接用十進(jìn)制數(shù)字來(lái)顯示被測(cè)信號(hào)頻率的一種測(cè)量裝置。它不僅可以測(cè)量正弦波的頻率，還可以測(cè)量方波、三角波和尖脈沖信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)在測(cè)量其它物理量如轉(zhuǎn)速、振蕩頻率等方面獲得廣泛應(yīng)用。周期信號(hào)在單位時(shí)間（1s）里變化的次數(shù)即頻率。如果在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)得的這個(gè)周期信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)N則周期信號(hào)的頻率f=NT。1.2應(yīng)用的意義應(yīng)用的意義由于數(shù)字頻率計(jì)的功能及作用，它被廣泛應(yīng)用于航天、電子、測(cè)控等領(lǐng)域，在實(shí)際生產(chǎn)、生活及教學(xué)活動(dòng)中起著非常重要

3、的作用。2設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案數(shù)字頻率計(jì)的硬件電路框圖如圖1所示，該系統(tǒng)主要由輸入整形電路、晶體振蕩器、分頻器及量程選擇開(kāi)關(guān)、門(mén)控電路、邏輯控制電路、閘門(mén)、計(jì)數(shù)譯碼顯示電路等組成。首先，把被測(cè)信號(hào)通過(guò)放大、整形電路將其轉(zhuǎn)換成同頻率的脈沖信號(hào)，然后將它加到閘門(mén)的一個(gè)輸入端。閘門(mén)的另一個(gè)輸入信號(hào)是門(mén)控電路發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，只有在門(mén)控電路輸入高電平時(shí)，閘門(mén)被打開(kāi)，被測(cè)量的脈沖通過(guò)閘門(mén)進(jìn)入到計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。門(mén)控電路輸出高電平的時(shí)間T是非常精確的，它是

4、由一個(gè)高穩(wěn)定的石英晶體振蕩器和一個(gè)多級(jí)分頻器及量程選擇開(kāi)關(guān)共同決定。邏輯控制電路是控制計(jì)數(shù)器的工作順序的，使計(jì)數(shù)器按照一定的工作程序（準(zhǔn)備、計(jì)數(shù)、顯示、清零、準(zhǔn)備下一次測(cè)量）進(jìn)行有條理的工作。fx閘門(mén)技術(shù)、譯碼、顯示放大整形電路T2=N2Toscf2=1T2=1N2Tosc=fobsN2N2的絕對(duì)誤差為△N=1，N2的相對(duì)誤差為&N2=(N2N)N=(N1N)N=1N從T2的相對(duì)誤差可以看出，周期測(cè)量的誤差與信號(hào)頻率成正比，而與高頻你標(biāo)

5、準(zhǔn)計(jì)數(shù)信號(hào)的頻率成反比。當(dāng)fosc為常數(shù)時(shí)，被測(cè)信號(hào)頻率越低，誤差越小，測(cè)量精度也就越高。方案三：TM法TM法測(cè)量是采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器，分別對(duì)被測(cè)信號(hào)f和高頻信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，TM法的測(cè)量在確定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)，若對(duì)被測(cè)信號(hào)f的計(jì)數(shù)值為N1，而對(duì)高頻信號(hào)fosc的計(jì)數(shù)值為N2.但對(duì)fosc信號(hào)的計(jì)數(shù)，必須直到f信號(hào)在第一個(gè)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)后的一個(gè)完整的f信號(hào)周期。由此可得，N1個(gè)f信號(hào)周期的時(shí)間為T(mén)2=N2Tosc，故每個(gè)f信號(hào)周期的時(shí)間為T(mén)3=N2

6、ToscN1則有f3=1T=N1N2Tosc=N1foscN2由T3的相對(duì)誤差可知，TM發(fā)測(cè)量的誤差與信號(hào)頻率成正比，與高頻標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率成反比，但隨f的增大，N1也在增大（在一定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)）。由上式還可以看出，T3的相對(duì)誤差實(shí)際上是由M法誤差ffosc兩部分組成。直接測(cè)頻法和間接測(cè)頻法分別適用于高頻和低頻信號(hào)的頻率測(cè)量，為了提高頻率計(jì)的量程，本設(shè)計(jì)采用直接測(cè)頻法。且所設(shè)計(jì)的頻率計(jì)具有精確高、測(cè)量迅速，耗能少，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。電路分析