数字频率计数器电子设计.doc

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1、目录1.实习目的…………………………………………………………………12.实习内容………………………………………………………………..22.1数字频率计数器测频的基本原理…………………………………32.2频率测量的技术指标……………………………………………..42.2.1频率准确度………………………………………………….42.2.2频率测量范围……………………………………………….42.2.3数字显示位数……………………………………………….42.2.4测量时间…………………………………………………….42.3数据频率计的设计…………………………………………………52.3.1放大整形电路……

2、………………………………………….52.3.2分频电路…………………………………………………….62.3.3控制电路及门控电路……………………………………….72.3.4微分整形电路……………………………………………….82.3.5延时电路…………………………………………………….82.3.6自动清零电路……………………………………………….92.3.7计数、锁存、译码显示电路……………………………….102.4我的电路分析……………………………………………………112.4.1电路模块测试……………………………………………….122.4.2实验结果…………………………………………………….

3、123实习心得…………………………………………………………………13附录附录A数字频率计的原理图131.实习目的电子线路实习时了配合模拟电子技术基础课程的教学而开设的。采用EAD技术中的multisim软件来对模拟电路进行仿真运行，让学生完成EDA技术方面的初步训练，培养起掌握新技术的能力，以适应当今电子技术的飞速发展。以计算机仿真为基础的电子设计自动化即EAD技术已成为当代电子电路及集成电路设计中不可缺少的重要手段。multisim是一个优秀的电子技术训练工具，利用它可以更灵活的进行电路实验，并在实验室难以达到的实验条件下进行模拟，从而提高学生设计和分析电路的能力。通过综合性设计能使学生

4、会解决较复杂实际问题的能力，为其后续课程的学习和以后从事实际工作打下坚实的基础。2.实习内容2.1数字频率计数器测频的基本原理数字频率计是用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间内变化的次数。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N，则频率可以表示为：因此，数字频率计的原理框图如下图所示：13图1、数字频率计的原理框图首先脉冲形成电路进行波形变换将被测信号变成频率等于fx的脉冲信号时基信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1S,则门控电路的输出信号持续时间亦准确的等于1S。闸门电路有标准秒信号控制，当秒信号到来时，闸门开通，被测脉

5、冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭，计数器停止计数。由于计数器记得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fx=NHz。逻辑控制单元的作用有两个：其一，产生清”0”脉冲，是计数器每次从零开始计数；其二，产生锁存信号，使显示器上的数字稳定不变。最后，将锁存器中的数据送入译码显示器即可实现频率测量。2.2频率测量的技术指标2.2.1频率准确度数字频率计测量频率时的测量误差称为频率准确度，常用相对误差△fx/fx来表示。分析表明：式中，1/（Tfx）=△N/N称为量化误差，是数字频率计所特有的误差。△fc/fc=△T/T称为闸门时间的相对误差，主要由基准信号发生器提供

6、的标准频率的准确度所决定，△fc/fc<<1/(Tfx).2.2.2频率测量范围数字频率计测量的最高频率成为频率测量范围，主要由脉冲形成电路的频率响应决定。2.2.3数字显示位数频率计的数字显示的位数决定了数字频率计的分辨率。一般情况下，位数越多分辨率越高，当然需要的计数译码器的位数也就越多。132.2.4测量时间数字频率计完成一次测量所需的总时间称为测量时间。若用t表示总测量时间，则t=t1+t2+t3+t4式中，t1—准备时间，t2—计数时间，t3—锁存时间，t4—复位时间2.3数字频率计数器的设计2.3.1放大整形电路放大整形电路由晶体管3DGl00与74LS00等组成，其中3DGl

7、00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。其电路如图：13图2放大整形电路其中由C1端输入未知频率的波，74LS00组成的施密特触发器将从3DG00放大的信号进行整形变换，得到需要的方波.2.3.2分频电路主要由74LS160组成（74LS160的管脚图，功能表及波形图详见附录），因为振荡器产生的是100KHz的脉冲