電子設(shè)計信號頻率測量儀

1、信號頻率測量儀信號頻率測量儀摘要在數(shù)字電路中，信號頻率測量儀屬于時序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。在計算機(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，信號頻率測量儀是用量最大、品種很多的產(chǎn)品，是計算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器，測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此，頻率的測量就顯得更為重要。本設(shè)計包括三個模塊：信號源、頻率測量儀和數(shù)字顯示。1簡介1.1功能及特點(diǎn)功能及特點(diǎn)數(shù)字頻率計是直

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

3、的作用。2設(shè)計方案設(shè)計方案數(shù)字頻率計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關(guān)、門控電路、邏輯控制電路、閘門、計數(shù)譯碼顯示電路等組成。首先，把被測信號通過放大、整形電路將其轉(zhuǎn)換成同頻率的脈沖信號，然后將它加到閘門的一個輸入端。閘門的另一個輸入信號是門控電路發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，只有在門控電路輸入高電平時，閘門被打開，被測量的脈沖通過閘門進(jìn)入到計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。門控電路輸出高電平的時間T是非常精確的，它是

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

5、準(zhǔn)計數(shù)信號的頻率成反比。當(dāng)fosc為常數(shù)時，被測信號頻率越低，誤差越小，測量精度也就越高。方案三：TM法TM法測量是采用兩個計數(shù)器，分別對被測信號f和高頻信號進(jìn)行計數(shù)，TM法的測量在確定的檢測時間內(nèi)，若對被測信號f的計數(shù)值為N1，而對高頻信號fosc的計數(shù)值為N2.但對fosc信號的計數(shù)，必須直到f信號在第一個計數(shù)器停止計數(shù)后的一個完整的f信號周期。由此可得，N1個f信號周期的時間為T2=N2Tosc，故每個f信號周期的時間為T3=N2

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