数字频率计测频率与测周期的基本原理

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1、了解数字频率计测频率与测周期的基本原理；熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。[重点与难点]重点：数字频率计的组成框图和波形图。难点：时基电路和逻辑控制电路。[理论内容]一、数字频率计测频率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(1)二、数字频率计的主要技术指标1、频率准确度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

2、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。三、数字频率计的电路设计与调试1.基本电路设计数字频率计的基本框图如图2所示，各部分作用如下。①放大整形电路放大整形电路由晶体管3DG100与74LS00等组成。其中3DGl00组成放大器将输入频率为的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。实验五 数字频率计实验目的1.了解数字频率计测量频率与测量周期的基本原理；2.熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。

3、实验任务用中小规模集成电路设计一台简易的数字频率计，频率显示为四位，显示量程为四挡,用数码管显示。1HZ—9.999KHZ，闸门时间为1S；10HZ—99.99KHZ,闸门时间为0.1S；100HZ—999.9KHZ,闸门时间为10MS；1KHZ—9999KHZ,闸门时间为1MS；实验五 数字频率计实验原理1.方案设计    原理框图见图1：图1数字频率计原理    原理简述    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原理框图中，被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所

4、要求的脉冲信号Ⅰ，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Ⅱ，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1S内计数器计得的脉冲个数为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Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。2.电路设计• 系统原理参考电路图2参考电路.单元电路设计放大整形电路    放大整形电路由晶体管3DGl00与74LS00等组成，其中3DGl00组成放大器将输入频率为

5、的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。时基电路    时基电路的作用是产生一个标准时间信号(高电平持续时间为1s)，由定时98555构成的多谐振荡器产生(当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体振荡器分频获得)。若振荡器的频率为fo=1/(t1+t2)=0.8hz,则振荡器的输出波形如图1(b)中的波形Ⅱ所示，其中t1=1s，t2=0.25s,由公式t1=0.7(R1+R2)C和t2=0.7R2C，可计算出电阻R1、R2及电容C的值。    若取电容C=10uF，则R2=t2/0.7C=3

6、5.7KΩ,取标称值36kΩ,R1=(t1/0.7C)-R2=107KΩ取R1=47KΩ，RP=100KΩ逻辑控制电路    根据图原理框图b所示波形，在时基信号II结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ，锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清“0”信号V。脉冲信号Ⅳ和V可由两个单稳态触发器74LSl23产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。设锁存信号Ⅳ和清“0”信号V的脉冲宽度相同，如果要求tw=0.02s，则有tw=0.45RextCext=0.02s，若取Rext=10kΩ，则Cext=tw/0.45Rext=4.4uf，取标称值4.7uf,由74LSl23的功能表可得

7、，当,触发脉冲从1A端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，输出端1Q可获得一正脉冲端,一非Q端可获得一负脉冲，其波形关系正好满足原理框图b所示波形Ⅳ和V的要求。手动复位开关S按下时，计数器清“0”。锁存器    锁存器的作用是将计数器在1s结束时所计得的数进行锁存，使显示器上能稳定地显示此时计数器的值．如原理框图b所示，1s计数时间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号Ⅳ，将此时计数器的值送译码显示器。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能．当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端