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�(shù)字頻率計(jì)
閱讀�8680�(shí)間:2011-02-27 15:18:08

  �(shù)�頻率�(jì)是采��(shù)字電�制成的實(shí)�(xiàn)�(duì)周期性變化信�(hào)的頻率測(cè)量。它是數(shù)字電路中的一�(gè)典型�(yīng)�,是�(jì)算機(jī)、通訊�(shè)�、音頻視頻等科研生產(chǎn)�(lǐng)域不可或缺的�(cè)�?jī)x器�

�(yīng)�

  �(shù)字頻率儀器是�(shù)字電路中一�(gè)典型�(yīng)�,實(shí)際的硬件�(shè)�(jì)用到的器件較多,連線比較�(fù)�,而且�(huì)�(chǎn)生比較大的延�(shí)。隨著復(fù)雜可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用,將使整�(gè)系統(tǒng)大大�(jiǎn)�。提高整體性能� �(shù)字頻率儀是直接用十�(jìn)制數(shù)字來(lái)顯示被測(cè)信號(hào)頻率的一種測(cè)量裝�。它不僅可以�(cè)量正選撥、方�、三角波、尖脈沖信號(hào)和其他具有周期的信號(hào)的頻�,而且還可以測(cè)量他們的周期。經(jīng)�(guò)改裝,可以測(cè)量脈沖寬度,做成�(shù)字式脈寬�(cè)�?jī)x;可以測(cè)量電容做成數(shù)字式電容�(cè)�?jī)x;在電路中增加傳感器,還可以做成�(shù)字脈搏儀、計(jì)�(jià)器等。因此數(shù)字頻率儀在測(cè)量物理量方面有廣泛應(yīng)用�

原理

  �(shù)字頻率計(jì)的主要功能是�(cè)量周期信�(hào)的頻�。頻率是單位�(shí)間( 1S )內(nèi)信號(hào)�(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的 1S �(shí)間內(nèi)�(duì)信號(hào)波形�(jì)�(shù),并將計(jì)�(shù)�(jié)果顯示出�(lái),就能讀取被�(cè)信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)�(wěn)定與�(zhǔn)確的�(shí)�,同�(shí)將被�(cè)信號(hào)�(zhuǎn)換成幅度與波形均能被�(shù)字電路識(shí)別的脈沖信號(hào),然后通過(guò)�(jì)�(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖�(gè)�(shù),將其換算后顯示出來(lái)。這就是數(shù)字頻率計(jì)的基本原��

  �(shù)字頻率計(jì)由四部分組成:時(shí)基電�、閘門電路、邏輯控制電路以及可控制的計(jì)�(shù)、譯�、顯示電�。由555 定時(shí)�,分�(jí)分頻系統(tǒng)及門控制電路得到具有固定寬度T 的方波脈沖做門控制信號(hào),時(shí)間基�(zhǔn)T 稱為閘門�(shí)�.寬度為T 的方波脈沖控制閘門的一�(gè)輸入� B.被測(cè)信號(hào)頻率� fx,周� Tx,到閘門另一輸入� A.�(dāng)門控制電路的信�(hào)到來(lái)�,閘門�(kāi)啟,周期為Tx 的信�(hào)脈沖和周期為T 的門控制信號(hào)�(jié)束時(shí)�(guò)閘門,于輸出端C �(chǎn)生脈沖信�(hào)到計(jì)�(shù)�,計(jì)�(shù)器開(kāi)始工�,直到門控信�(hào)�(jié)束,閘門�(guān)�.,單�(wěn)1 的暫�(tài)送入鎖存器的使能端,鎖存器將�(jì)�(shù)�(jié)果鎖�,計(jì)�(shù)器停止計(jì)�(shù)并被單穩(wěn)�(tài)清零,在整�(gè)電路�,時(shí)基電路是�(guān)�,閘門信號(hào)脈沖寬度是否精確直接決定了測(cè)量結(jié)果是否精�� 因此,可得出�(shù)字頻率計(jì)的原理框圖如下:

數(shù)字頻率計(jì)的原理框圖

�(shè)�(jì)

  多周期同步測(cè)量法的基本思路是使被測(cè)信號(hào)與閘門之間�(shí)�(xiàn)同步�,從而從根本上消除了在閘門�(shí)間內(nèi)�(duì)被測(cè)信號(hào)�(jìn)行計(jì)�(shù)�(shí)的�1量化誤差,使�(cè)量精度大大提高。倒數(shù)�(jì)�(shù)器就是基于該方法而設(shè)�(jì)出來(lái)的一種具有創(chuàng)新思想的測(cè)�、測(cè)周期的儀�。它采用多周期同步測(cè)量法,即�(cè)量輸入多�(gè)(整�(shù)�(gè))周期�,再�(jìn)行倒數(shù)�(yùn)算而求得頻�。其�(yōu)�(diǎn)是:可在整�(gè)�(cè)頻范圍內(nèi)獲得同樣高的�(cè)試精度和分辨��

  (一)系�(tǒng)�(jí)方案�(shè)�(jì)

  在選擇多周期同步等精度測(cè)量法的情況下,按照自頂向下的�(shè)�(jì)方法,可以畫出該頻率�(jì)的系�(tǒng)�(jí)框圖,如�1所示。根�(jù)�(cè)周期、頻率的原理,可以將總體框圖分為三�(gè)子系�(tǒng):輸入通道(即前置整形電路)該部分主要由模擬電路組成的;多周期同步等精度頻率、周期的�(cè)�、控制及功能切換(中間部分),該部分基本上由�(shù)字硬件電路組成;單片�(jī)及外圍電�,包括單片機(jī)、數(shù)碼顯��

頻率計(jì)的系統(tǒng)方框圖

  � 1 頻率�(jì)的系�(tǒng)方框�

 ?。ǘ┳酉到y(tǒng)�(shè)�(jì)

  1.輸入通道的設(shè)�(jì)。輸入通道是由前置放大器和整形器組成的,所以要�(duì)前置放大器的增益和帶寬指�(biāo)�(jìn)行估�(jì)。為了能�(zhǔn)確測(cè)量信�(hào),將輸入信號(hào)�(jīng)�(guò)一�(gè)放大整形電路。其具體�(shí)施方案為:將輸入信號(hào)�(jīng)�(guò)LM358�(yùn)放放�,再通過(guò)74LS132整形,此�(shí)的信�(hào)還不能直接送入單片�(jī),這是�?yàn)樵谟布螩PU�(duì)INT0和INT1引腳的信�(hào)不能控制,解決這�(gè)�(wèn)題要通過(guò)硬件,再配合軟件�(lái)解決�

  2.預(yù)置閘門�(shí)間發(fā)生電路設(shè)�(jì)。閘門�(shí)間的確定,可以先由一�(gè)555定時(shí)器產(chǎn)生一�(gè)脈沖信號(hào),將555�(chǎn)生的脈沖信號(hào)送入�74LS90十�(jìn)制計(jì)�(shù)器當(dāng)�,由�74LS90具有�-五�(jìn)制混合計(jì)�(shù)的功�,所以可以用它來(lái)�(shí)�(xiàn)五�(jìn)制計(jì)�(shù),將74LS90的輸出接�3�8線譯碼器74LS138的輸入端,再將譯碼器的輸出端接上五�(gè)�(fā)光二極管,這樣就可以實(shí)�(xiàn)硬件上的閘門�(shí)間控制。但是考慮到硬件實(shí)�(xiàn)上的�(fù)雜�,可以通過(guò)軟件上來(lái)�(shí)�(xiàn),就是將五�(gè)�(fā)光二極管直接接到單片�(jī)的P1口由軟件上來(lái)�(shí)�(xiàn),通過(guò)按鍵�(lái)改變它的閘門�(shí)��

  3�?dāng)?shù)碼顯示電路的�(shè)�(jì)。該部分電路是由單向八位移位寄存�74LS164和數(shù)碼管組成�??紤]到精度的�(wèn)�,取五位�(jì)�(shù)�,采用五�74LS164�(jí)�(lián),同�(shí)還要顯示頻率和周期的單位,所以還需再級(jí)�(lián)一�74LS164,在74LS164的輸出端接六�(gè)單位指示�,分別表示周期頻率的三�(gè)不同的單位數(shù)量級(jí),即周期單位s,ms,μs和頻率單位Hz,KHz及MHz。移位寄存器的時(shí)鐘信�(hào)是由單片�(jī)的串行輸出口TXD腳控制�

技�(shù)指標(biāo)

  �(cè)� 頻率、頻率比、時(shí)間間�、周�、上�/下降�(shí)間、正/�(fù)脈沖寬度、占空比、相�、總合、峰值電�、平均時(shí)間間�、時(shí)間間隔延�

  分析 自動(dòng)極限�(cè)�、數(shù)�(xué)�(yùn)算(定標(biāo)、偏置)、統(tǒng)�(jì)(最��、平�、標(biāo)�(zhǔn)偏差)。統(tǒng)�(jì)功能可適用于全部�(cè)量結(jié)果或在極限內(nèi)的測(cè)量結(jié)��

  �(cè)量功�

  頻率范圍 CH1&2:DC-225MHz

  頻率分辨� 12�/s

  �(cè)量速度 可達(dá)200�(cè)�/�

  �(shí)間間隔分辨率 150ps

  輸入�(diào)節(jié) (CH1&2可獨(dú)立選�)

  阻抗、耦合 1MΩ�50Ω,ac或dc

  低通濾波器 100kHz,可切�

  衰減� x1� x10

  外部�(shí)�

  基準(zhǔn)輸入 10MHz

  觸發(fā) CH1&2

  上升/下降沿觸�(fā),按信號(hào)電平的百�?jǐn)?shù)或電壓設(shè)置出�(fā)電平,靈敏讀�(shè)置為L(zhǎng)ow,Med或High�

  閘門和待� 自動(dòng)、手�(dòng)(設(shè)置閘門�(shí)間或分辨率位�(shù))外�;延�

  接口 帶SCPI兼容�(yǔ)言和標(biāo)�(zhǔn)GPIB(IEEE 488.1�488.2)RS-232只講工作方式�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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