频率计知识汇总
频率计又称为频率计数器
频率计又称为频率计数器,是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。
工作原理为:当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时,则被测信号的频率f=N/T。
其中f为被测信号的频率,N为计数器所累计的脉冲个数,T为产生N个脉冲所需的时间。
计数器所记录的结果,就是被测信号的频率。
如在1s内记录1000个脉冲,则被测信号的频率为1000HZ。
控制电路需要控制几个模块。
包括计数电路,锁存电路,和译码显示电路。
通过产生控制信号控制所要控制的模块,同时会产生清零信号和锁存信号,使显示器显示的测量结果稳定.辑控制电路的作用主要是控制主控门的开启和关闭,同时也控制整机逻辑关系。
原理框图:逻辑控制电路 时基电路数码显示 译码器 锁存器 计数器 门闸电路1. 时基产生与测频时序控制电路模块:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CTRL ISPORT (CLK:IN STD_LOGIC;--系统时钟LOCK:OUT STD_LOGIC;--锁存信号EN:OUT STD_LOGIC;--计数允许信号CLR:OUT STD_LOGIC);--清零信号END ENTITY;ARCHITECTURE ART OF CTRL ISSIGNAL Q:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF(CLK'EVENT AND CLK='1') THENIF Q="1111" THENQ<="0000";ELSEQ<=Q+1;END IF;END IF;EN<=NOT Q(3);LOCK<=Q(3) AND NOT(Q(2)) AND Q(1);CLR<=Q(3) AND Q(2) AND NOT(Q(1));END PROCESS;END ART;:每8个系统时钟使能端EN就进行一次高低低平的转换,也就在硬件测试时,将基准信号放在8Hz上.2. 计数电路模块(1)十进制加法计数器模块CB10LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CB10 ISPORT(CLK,EN,CLR:IN STD_LOGIC;COUNT10:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));--计数器输出信号END CB10;ARCHITECTURE ART OF CB10 ISBEGINPROCESS(CLK,CLR,EN)BEGINIF CLR='1' THENCOUNT10<="0000";ELSIF RISING_EDGE(CLK) THENIF(EN='1') THENIF COUNT10="1001" THENCOUNT10<="0000";ELSECOUNT10<=COUNT10+'1';END IF;END IF;END IF;END PROCESS;END ART;用4个十进制加法计数器来显示待测脉冲信号的频率,频率所测结果用十进制表示,以十进制开始计数。
频率计原理
频率计原理频率计是一种用于测量电信号频率的仪器,它在工业控制、通信、电力系统等领域有着广泛的应用。
频率计的原理是基于信号周期的测量,通过测量信号的周期来计算其频率。
在本文中,我们将介绍频率计的工作原理及其应用。
频率计的工作原理是基于时间测量的。
当一个周期性信号通过频率计时,频率计会测量信号的周期,然后通过周期的倒数来计算信号的频率。
在频率计中,常用的测量方法包括时间测量法、计数测量法和相位比较法。
这些方法在不同的场合下有着各自的优势和适用性。
时间测量法是频率计最常用的测量方法之一。
它利用计时器来测量信号的周期,然后通过周期的倒数来计算频率。
时间测量法适用于频率较低的信号测量,但对于高频率信号的测量精度较低。
计数测量法则是利用计数器来测量信号的周期,通过计数器的计数来计算信号的频率。
这种方法适用于高频率信号的测量,具有较高的测量精度。
相位比较法则是利用相位比较器来测量信号的相位差,通过相位差的变化来计算信号的频率。
这种方法适用于频率范围较宽的信号测量,具有较高的测量精度。
除了测量方法的不同外,频率计的工作原理还与其测量范围、测量精度、抗干扰能力等因素有关。
在实际应用中,我们需要根据具体的测量要求来选择合适的频率计,以确保测量的准确性和可靠性。
频率计在工业控制、通信、电力系统等领域有着广泛的应用。
在工业控制领域,频率计常用于测量电机、发电机、变频器等设备的输出频率,以实现对设备运行状态的监测和控制。
在通信领域,频率计常用于测量无线电信号的频率,以实现对无线电系统的频率管理和优化。
在电力系统领域,频率计常用于测量电网频率,以实现对电网运行状态的监测和调节。
频率计的应用不仅提高了工业生产的效率和质量,还保障了通信和电力系统的稳定运行。
总之,频率计是一种用于测量电信号频率的重要仪器,其工作原理基于信号周期的测量。
在实际应用中,我们需要根据具体的测量要求来选择合适的频率计,并注意其测量范围、测量精度、抗干扰能力等因素,以确保测量的准确性和可靠性。
频率计的发展简介
频率计的发展简介频率计是一种用于测量信号频率的仪器,广泛应用于电子、通信、无线电等领域。
本文将对频率计的发展历程进行简要介绍,并探讨其在不同领域中的应用。
一、频率计的起源与发展频率计的起源可以追溯到20世纪初的无线电技术发展。
当时,人们需要一种能够准确测量无线电信号频率的仪器,以便进行无线电通信和广播等工作。
最早的频率计是基于机械原理的,通过机械振荡器和计数装置来测量频率。
随着电子技术的进步,频率计逐渐从机械式发展为电子式,使用电子元器件和数字计数技术进行频率测量。
二、频率计的工作原理现代频率计主要基于计数器的原理来测量频率。
其工作原理可以简单概括为以下几个步骤:1. 信号输入:将待测信号输入频率计。
2. 信号处理:通过滤波器和放大器对输入信号进行处理,以确保测量的准确性和稳定性。
3. 计数器计数:将处理后的信号送入计数器进行计数。
4. 频率计算:根据计数器的计数结果和时间基准,计算出待测信号的频率。
三、频率计的应用领域1. 电子创造业:频率计在电子创造业中被广泛应用于测试和校准电子设备的频率稳定性和精度。
例如,在无线通信设备的生产过程中,频率计用于测试无线电信号的发射频率,以确保设备的性能符合标准。
2. 通信工程:频率计在通信工程中扮演着重要角色。
它被用于测量通信信号的频率,以确保信号的准确传输和接收。
此外,频率计还用于调谐和校准通信设备,以提高通信质量和稳定性。
3. 科学研究:频率计在科学研究中也发挥着重要作用。
例如,在物理学实验中,频率计用于测量粒子加速器中的粒子束频率,以研究物质的性质和相互作用。
在天文学研究中,频率计用于测量天体射电信号的频率,以研究宇宙的起源和演化。
4. 音频工程:频率计在音频工程中用于测量和调节音频信号的频率。
它被广泛应用于音响设备的调试和校准,以确保音频信号的质量和清晰度。
5. 频率标准:频率计也被用作频率标准的参考。
通过与精确的频率标准进行比较,频率计可以提供准确的频率测量结果,以满足科学研究和工程应用的需求。
频率计的使用教程
频率计的使用教程频率计是一种常见的电子测量仪器,它主要用来测量电波的频率。
在电子领域中,频率是一个关键的参数,对于各种电子设备和电路的设计、调试以及故障排除都起到非常重要的作用。
本文将介绍频率计的基本原理和使用方法,以帮助读者更好地使用这一仪器。
1. 频率计的原理频率计基于时间测量的原理工作。
它通过计时器测量电波的一个周期所需要的时间,并将其转化为频率。
主要有两种类型的频率计:直接计数频率计和间接计数频率计。
直接计数频率计通过计算固定时间内电波周期数的方式来测量频率。
它具有精确度高的优点,但需要较长的测量时间。
间接计数频率计则通过测量时间基准中的计数周期数来估算电波的频率。
它具有测量速度快的优点,但精确度相对较低。
2. 频率计的使用步骤使用频率计之前,我们需要确保仪器正常工作,并将其连接到要测量的电路或设备上。
第一步是设置测量范围,一般频率计会提供多个测量范围可供选择。
我们需要根据待测电波的频率范围选择合适的测量范围,以保证测量结果的准确性。
第二步是调整频率计的灵敏度,也称为量程档位。
灵敏度设置过高会导致测量结果不准确,而设置过低则可能无法检测到待测信号。
通常,我们可以根据实际情况进行适当的灵敏度调整。
第三步是连接待测信号源到频率计的输入端。
我们需要确保信号源的输出与频率计的输入匹配,并使用合适的连接线杜绝信号干扰或衰减。
第四步是启动频率计,并等待一段时间以达到稳定状态。
这个时间可以根据仪器的规格和信号源的稳定性来确定。
第五步是开始测量,根据仪器的操作界面,可以选择不同的测量模式进行频率测量。
一般来说,频率计会提供多种显示方式,如数字显示和图形显示等。
3. 注意事项在使用频率计时,我们需要注意以下几点:首先,要保持仪器的环境干燥、清洁,并避免剧烈震动或碰撞,以确保仪器正常工作。
其次,需要根据仪器的规格和测量要求选择合适的频率计。
不同的频率计有不同的测量范围、精确度和测量速度。
此外,还需要注意待测信号的特性,如频率范围、幅值、稳定性等。
频率计测频原理
1.1 电子计数法测频原理
1.基本原理
根据频率的定义,若某一信号在T秒时间内重复变化了N次,则 该信号的频率为:
(4.2)
门电路复习:
与门
A 1/0
B 1/0
c 1/0
同理“或”门、与非、或非门等也有类似功能。
A 0011
B 0101
C 0001
由图可见:
因此
显示
晶 振
门 控
主 门
控制电路
A
B
C
D
E
1)时基(T)电路
T
两个特点:
(1)标准性 闸门时间准确度应比被测频率高一数量级以上,故 通常晶振频率稳定度要求达10-6~10-10。(恒温糟)
(2)多值性 闸门时间T不一定为1秒,应让用户根据测频精度和 速度的不同要求自由选择。例如:
=100MHz为例,可查知
=10kHz。
100MHz
图4.14 测频量化误差与测周量化误差
1Hz
1KHz
1MHz
10-8
10-7
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
1
10S
T=1S
0.1S
fc=10MHz
fc=1GHz
fc=100MHz
测频的量化误差
测周的量化误差
f
100MHz
因此,当
02
差产生的测频误差大得惊人 例如,fx= 10Hz,T=1s,则由±1误差引起的测频误差可达10%, 所以,测量低频时不宜采用直接测频方法。
2.测量低频时,由于±1误
2 电子计数法测量时间
本节介绍时间量的测量主要是指与频率对应的周期、相位及时 间间隔等时间参数,重点讨论周期的测量。
频率计的原理及应用
频率计的原理及应用1. 频率计的基本原理频率计是一种用于测量信号频率的仪器。
它的工作原理基于信号周期的计数。
频率计可以分为模拟频率计和数字频率计两种类型。
1.1 模拟频率计模拟频率计使用模拟电路来测量信号的频率。
它通过将输入信号转换为频率相关的模拟电压或电流,并使用自动刻度电路对信号进行测量。
模拟频率计的精度受限于模拟电路的性能和环境因素。
1.2 数字频率计数字频率计使用数字技术来测量信号的频率。
它将输入信号转换为数字形式,并使用计数器和计时器对信号进行计数和测量。
数字频率计具有更高的精度和稳定性,并能够提供更多的功能和数据处理能力。
2. 频率计的应用领域频率计在各个领域中具有广泛的应用,以下列举了几个常见的应用领域:2.1 通信领域频率计在无线通信中起着重要的作用。
它可以用来测量无线电信号的频率,并帮助调节和优化通信系统的性能。
频率计可以用于调整无线电设备的发射频率,以保证信号的稳定性和传输质量。
2.2 电子领域在电子设备的设计和开发过程中,频率计是一个必备的工具。
它能够帮助工程师测量和分析电路中信号的频率,并进行精确的频率控制和调试。
频率计在频率合成器、振荡器、滤波器等电路的设计和测试中发挥着重要作用。
2.3 运动测量领域在运动测量领域,频率计用于测量旋转物体的转速或周期。
例如,频率计可以用于测量发动机的转速、风扇的转速、电机的转速等。
频率计通过测量转速的频率来计算物体的运动速度和加速度,为运动控制和监测提供准确的数据。
2.4 实验室研究领域频率计在科学实验室中也被广泛应用。
它可以用于测量和研究不同物理量的频率变化,如光的频率、声音的频率、电磁波的频率等。
频率计在物理、化学、生物等科学领域的研究中起到了关键的作用,提供了实验数据的准确性和可靠性。
3. 使用频率计的注意事项在使用频率计时,需要注意以下几点:3.1 符合工作范围使用频率计时,需要确保所测量信号的频率在频率计的工作范围内。
如果信号频率超出了频率计的测量范围,可能会导致测量结果不准确或无法测量。
频率计
频率计一、频率计的基本原理:频率计又称为频率计数器,是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。
其最基本的工作原理为:当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时,则被测信号的频率f=N/T(如右图所示)。
频率计主要由四个部分构成:时基(T)电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
在一个测量周期过程中,被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲,送到主门的一个输入端。
主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。
在闸门脉冲开启主门的期间,特定周期的窄脉冲才能通过主门,从而进入计数器进行计数,计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值,内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。
二、频率计的应用范围:在传统的电子测量仪器中,示波器在进行频率测量时测量精度较低,误差较大。
频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱,但测量速度较慢,无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。
正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化,因此,频率计拥有非常广泛的应用范围。
在传统的生产制造企业中,频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。
频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化,用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品,确保产品质量。
在计量实验室中,频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。
在无线通讯测试中,频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准,还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。
三、频率计厂商介绍:目前,市场上的频率计厂家可分为三类:中国大陆厂家、中国台湾厂家、欧美厂家。
其中,欧美频率计厂家所占有的市场份额最大。
欧美频率计厂家主要有:Pendulum Instruments 和Agilent科技。
Pendulum Instruments 公司是一家瑞典公司,总部位于瑞典首都斯德哥尔摩。
Pendulum 公司源于Philips公司的时间、频率部门,在时间频率测量领域具有40多年的研发生产经历。
频率计的基本原理及应用
频率计的基本原理及应用频率计是一种可以测量并显示信号频率的仪器,广泛应用于各种行业中。
它的基本原理是通过对信号进行计数和计时并在计算机内进行处理,从而得出信号的频率。
频率计的工作原理频率计的工作原理分为两个方面:一个是信号的计数,另一个是对计时的处理。
在信号计数部分,频率计将输入信号转换为方波,然后将方波输入到一个计数器中,计数器对方波的每一周期进行计数,从而得到信号的频率。
在计时的处理部分,频率计将每个周期的时间戳存储在寄存器中,并按照一定的算法对时间戳进行处理,从而得出信号的频率。
频率计的精度和稳定性与计时部分的精度和稳定性有关。
一般情况下,计时部分采用定时器或计数器,计时精度达到微秒级别。
频率计的基本应用频率计广泛用于各种行业中,在电子、通信、机械、化工等领域都有重要的应用。
下面分别介绍一些主要的应用。
在电子领域中的应用频率计在电子领域中主要应用于信号测试、信号分析和频率合成中。
例如,测试电子设备的工作频率、分析信号的频谱分布、合成一定频率的信号等。
在通信领域中的应用频率计在通信领域中主要应用于信号收发和频率的稳定性测试。
例如,测试无线电设备的工作频率、测量电话信号的频率、测试卫星信号的频率等。
在机械领域中的应用频率计在机械领域中主要用于转速的测量和控制。
例如,测试轴承的转速、测试风扇的转速、测试电机的转速等。
在化工领域中的应用频率计在化工领域中主要用于流量的测量和控制。
例如,测试流量计的频率输出、控制泵的流量、测试管道内网站的流量等。
频率计的优缺点频率计的优点很明显,首先,它的精度高、稳定性好,可以满足各种场合的测量需求;其次,频率计采用数字技术,易于自动化和集成,提高了工作的效率和可靠性。
然而,频率计的缺点也十分明显,它的测量范围和最大测量频率有限,一般在数百兆赫兹以内,无法测量高频和微弱信号;此外,频率计受到环境温度和电源噪声等因素的影响,影响其稳定性和准确性。
结语总体来说,频率计是一种非常重要的测量仪器,在各种行业中都有重要的应用。
频率计的发展简介
频率计的发展简介频率计是一种用于测量信号频率的仪器,它在科学研究、工程技术和日常生活中都起到了重要的作用。
本文将从五个方面介绍频率计的发展历程,包括频率计的起源、发展过程、应用领域、技术创新以及未来发展趋势。
通过对这些内容的详细阐述,我们可以更好地了解频率计的重要性和发展趋势。
引言概述:频率计作为一种测量信号频率的工具,广泛应用于科学研究、通信、电子工程等领域。
它的发展经历了多个阶段,不断地进行技术创新和改进。
在本文中,我们将从多个方面介绍频率计的发展历程和应用领域,以及未来的发展趋势。
正文内容:1. 频率计的起源1.1 频率计的概念和原理1.2 频率计的早期应用2. 频率计的发展过程2.1 机械频率计的浮现与发展2.2 电子频率计的兴起与应用2.3 频率计的数字化和自动化发展3. 频率计的应用领域3.1 科学研究领域中的应用3.2 通信领域中的应用3.3 电子工程领域中的应用4. 频率计的技术创新4.1 高精度频率计的研发4.2 宽频带频率计的发展4.3 非接触式频率计的应用5. 频率计的未来发展趋势5.1 高频率计的需求与发展5.2 高速频率计的应用前景5.3 多功能频率计的发展总结:综上所述,频率计作为一种测量信号频率的重要工具,在科学研究、通信和电子工程等领域发挥着重要作用。
它经历了从机械频率计到电子频率计的发展过程,不断进行技术创新和改进。
频率计的应用领域广泛,包括科学研究、通信和电子工程等。
未来,随着科技的发展和需求的增加,高频率计、高速频率计和多功能频率计等将成为发展的趋势。
频率计的发展将进一步推动科学技术的进步和应用的广泛推广。
脉冲频率计原理及应用
脉冲频率计原理及应用脉冲频率计是一种用于测量脉冲信号频率的仪器,广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制等领域。
脉冲频率计的工作原理和应用可以归纳为以下几个方面。
一、脉冲频率计的工作原理:脉冲频率计是利用时钟信号周期稳定的特性,通过测量脉冲信号的周期或频率来实现频率的测量。
常见的脉冲频率计原理有以下几种:1. 时钟脉冲计数法:这种方法通过产生一个固定频率的高稳定性时钟信号,然后将待测脉冲信号与时钟信号进行计数。
通过测量待测信号在一定时间内的脉冲个数来计算脉冲频率。
2. 相位比较法:这种方法通过将待测脉冲信号与参考信号相位比较,测量两个信号相位差随时间的变化,从而计算出脉冲频率。
3. 周期平均法:这种方法根据待测信号的周期长度不一致性,将周期分割成几个相等部分,然后通过将相邻周期内的脉冲个数加和,最后除以周期数来计算脉冲频率。
二、脉冲频率计的应用:脉冲频率计广泛应用于各个领域,下面是几个常见的应用举例:1. 通信系统中的频率测量:在通信系统中,脉冲频率计通常用于测量调制信号的频率。
例如,在调频广播中,可以通过测量广播信号的频率来检查是否符合要求。
此外,在无线通信中,脉冲频率计还可以用于测量无线电信号的频率和误差。
2. 控制系统中的频率测量:在自动控制系统中,频率是控制信号和执行器之间传递信息的重要参数之一。
脉冲频率计常用于测量传感器输出信号的频率,例如测量转速信号、速度信号等。
通过测量频率,可以实时监测设备的运动状态,从而实现对设备的控制。
3. 电子设备中的频率测量:在电子设备中,脉冲频率计可以用于测量电路中的各种信号频率。
例如,在数字电路中,频率计可用于测量时钟信号的频率,判断电路的工作状态。
此外,在信号发生器、计数器等仪器中,脉冲频率计也是必备的功能之一。
4. 科学研究领域中的频率测量:在科学研究领域,脉冲频率计被广泛应用于物理实验、生物实验等实验中。
例如,脉冲频率计可以用于测量核磁共振谱仪中的射频信号频率,测量光谱仪中的光信号频率等。
什么是数字频率计它在测量仪器中的应用有哪些
什么是数字频率计它在测量仪器中的应用有哪些数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器,它可以精确地测量各种周期性信号的频率,并且在不同领域有广泛的应用。
本文将介绍数字频率计的原理和测量方法,并探讨它在不同测量仪器中的应用。
一、数字频率计的原理数字频率计是基于现代计算机和数字信号处理技术的一种测量仪器。
它通过对输入信号进行数字化处理,获得信号的周期或脉冲宽度,并由此计算出信号的频率。
数字频率计的工作原理可以简化为以下几个步骤:首先,将输入信号通过模数转换器(ADC)转换成数字信号;然后,通过计数器对数字信号进行计数,以获得信号的周期或脉冲宽度;最后,根据信号的周期或脉冲宽度计算出信号的频率,并显示在数字频率计的显示屏上。
二、数字频率计的测量方法数字频率计可以使用不同的测量方法获得准确的频率值,其中常见的方法包括时间测量法、周期测量法和脉冲宽度测量法。
1. 时间测量法时间测量法是最常用的数字频率计测量方法之一。
它通过测量信号周期内的时间来计算频率。
该方法适用于周期性信号,如正弦波、方波等。
时间测量法的基本原理是:首先,将输入信号信号与参考时间间隔进行比较,以判断信号周期的整数倍;然后,使用高精度时钟计数器测量信号周期内的时间,最后根据测得的时间计算出信号的频率。
2. 周期测量法周期测量法适用于脉冲信号或周期性信号。
它通过测量脉冲宽度或信号的占空比来计算频率。
周期测量法的基本原理是:首先,测量脉冲信号或周期性信号的周期或脉冲宽度;然后,根据测得的周期或脉冲宽度计算信号的频率。
3. 脉冲宽度测量法脉冲宽度测量法适用于脉冲信号。
它通过测量脉冲信号的宽度来计算频率。
脉冲宽度测量的基本原理是:首先,检测脉冲信号的上升沿和下降沿;然后,测量脉冲信号上升沿和下降沿之间的时间差,即脉冲信号的宽度;最后,根据脉冲信号的宽度计算信号的频率。
三、数字频率计在测量仪器中的应用数字频率计在各个领域的测量仪器中有广泛的应用,下面将介绍几个主要的应用领域。
频率计知识汇总
数字频率计XYMBTC频率计是一种对信号的频率进行测量的仪器,是一种典型的电子测量仪器。
能对频率量进行测量的仪器有许多:如模拟频率表、示波器、数字频率计、微机化智能频率计等。
本文将对数字频率计项目进行探讨并设计和制作。
一、频率信号测量的基础知识实现对频率量测量的方法有许多种。
如:频率/电压(F/V )变换法或频率/电流(F/I )变换法、直接测频法、测周期法、多周期同步(等精度)测量法等。
1、频率/电压(F/V )变换法这种方法是将频率量通过特定的电子电路实现对输出电压或输出电流进行控制,使输出电压或输出电流能按照输入的频率作某种规律的变化,以使得可以利用电磁式模拟表头指示其频率的大小。
常用的这一类电子电路有VFC32、AD650和LM331等专用的集成电路。
其原理框图如图1-1所示。
图1-1 频率/电压变换法或频率电流变换法测频率2、直接测频法这种方法的测量原理是:由于频率是单位时间内信号发生周期变化的次数,使得我们可以在给定的单位时间1S 内(称为闸门)对被测信号的脉冲数计数,得到的脉冲个数就是被测信号的频率。
各种中规模计数器集成电路就非常适合于这种场合的应用,如CD4518、CD4017等。
其原理框图和时序图如图1-2所示。
(a )(b )图1-2 (a ) 直接测频法原理框图;(b ) 直接测频法时序图3、测周期法虽然直接测频法可以测出单位时间内脉冲的个数即频率,但是对于较低频率的信号其检测误差会大大增大,例如1.8Hz 的信号,在通过1秒的闸门时间内其0.8会被淹没,这是在高档频率计产品设计中所不允许的。
解决这种现象的办法就是改直接测频法为测周期法。
其指导思想是用被测信号的周期作为闸门,在该闸门时间内允许已知标准的短周期间隔的较高频率的信号通过,通过数字电路或微型计算机的运算,通过闸门的已知信号频率的个数越多,其被测频率就越低,其原理框图和时序图如图1-3所示。
电压或电流输出送显示频率信号输入1S 基准闸门信号 被测信号1S 被测信号实际检出信号(a )(b )图1-3 (a ) 测周期法原理框图;(b ) 测周期法时序图由此可见,为了获得较高的测量精度,在高频段,宜采用直接测频法;在低频段,宜采用测周期法。
如何正确使用频率计
如何正确使用频率计频率计是一种仪器,用于测量信号的频率。
它在各种领域都有广泛的应用,包括电子工程、通信、计算机科学等。
正确使用频率计对于获得准确的测量结果至关重要。
本文将介绍如何正确使用频率计,以及一些常见的使用注意事项。
一、频率计的基本原理和功能频率计是一种测量信号频率的仪器。
它通过对输入信号进行计数,并与内部时钟频率进行比较,从而获得输入信号的频率。
频率计通常具有以下功能:1. 频率测量:频率计能够准确地测量输入信号的频率,并以数字形式显示。
2. 周期测量:除了频率测量外,频率计还可以通过测量信号的周期来计算频率。
3. 占空比测量:频率计还可以测量信号的占空比,即信号高电平占总周期的比例。
二、正确使用频率计的步骤使用频率计的步骤如下:1. 准备工作:确保频率计和待测信号源处于工作状态,并连接好输入信号。
2. 设置测量模式:根据需要,选择频率、周期或占空比等测量模式。
3. 范围选择:根据待测信号的频率范围,选择适当的测量范围,以保证测量结果的准确性。
4. 输入信号:将待测信号连接到频率计的输入端口,并确保信号的幅度和噪声水平符合频率计的工作要求。
5. 开始测量:按下“开始”或“测量”按钮,频率计将开始对输入信号进行计数,并显示测量结果。
6. 结束测量:测量完成后,及时停止测量,并复位频率计以进行下一次测量。
三、使用注意事项在正确使用频率计时,还需要注意以下事项:1. 信号稳定性:确保待测信号的频率稳定,以获得准确的测量结果。
如果信号不稳定,可以考虑使用平均测量或其他方法提高测量精度。
2. 干扰排除:避免将频率计放置在可能引入干扰的电磁场附近,以免对测量结果产生影响。
如果信号受到其他电磁干扰,可以考虑使用屏蔽设备或其他干扰消除方法。
3. 适当的测量范围:选择适当的测量范围可以提高测量的准确性。
如果待测信号的频率超出了测量范围,可以使用频率分频器或其他辅助设备。
4. 校准和校验:定期对频率计进行校准,以确保测量结果的准确性。
频率计资料
频率计频率计是一种用于测量信号频率的仪器,广泛应用于各种领域,包括电子、通信、电力等。
频率计的原理是利用输入信号的周期或脉冲数来计算其频率,从而实现频率测量。
本文将介绍频率计的工作原理、分类、应用及未来发展方向。
工作原理频率计主要通过计算输入信号的周期或脉冲数来确定其频率。
一般来说,频率计可以分为两种类型:数字频率计和模拟频率计。
数字频率计通过将输入信号转换为数字形式,并利用计数器来计算周期或脉冲数。
随着技术的进步,数字频率计在精度和稳定性方面有了显著提高,逐渐成为主流。
模拟频率计则通过比较输入信号与参考信号,利用锁相环等电路来测量频率。
尽管模拟频率计在某些特定应用中仍具有优势,但受限于精度和稳定性较差,逐渐被数字频率计所替代。
分类根据测量范围和精度的不同,频率计可以分为基本频率计和精密频率计。
基本频率计通常用于测量工程中的常用频率范围,如电力系统中的50Hz/60Hz,通信系统中的几百kHz至几GHz等。
这类频率计具有成本低、易操作等特点,适用于大多数应用场景。
精密频率计则用于对频率要求更高的领域,如科学研究、航空航天等。
这类频率计具有更高的精度、稳定性和抗干扰能力,在特定场合中得到广泛应用。
应用频率计作为一种关键的测量仪器,在各个行业都有着重要的应用。
在电力系统中,频率计用于监测电网频率的稳定性,保障电网运行的安全可靠。
在通信系统中,频率计用于测量无线信号的频率,确保通信系统正常工作。
在科学研究中,频率计用于实验室中各种信号的频率测量,为科学家们提供准确的数据支持。
未来发展随着科学技术的不断进步,频率计也在不断发展和完善。
未来,随着5G技术的广泛推广,对高频率、高精度频率计的需求将进一步增加,频率计将朝着更加智能、精准、高效的方向发展。
另外,随着人工智能技术的不断成熟,频率计的自动化、智能化程度也将得到提升,从而进一步提高频率测量的精度和效率。
总的来说,频率计作为一种重要的测量仪器,将在未来的科技发展中继续发挥重要作用,并不断适应各种新的应用场景,为人类的科学研究和生产生活带来更多的便利和效益。
频率计的发展简介
频率计的发展简介频率计是一种用于测量信号频率的仪器,广泛应用于电子、通信、无线电、雷达等领域。
本文将从频率计的起源、发展历程、工作原理以及应用领域等方面进行详细介绍。
一、起源与发展历程频率计的起源可以追溯到20世纪初,当时的无线电技术发展迅猛,人们对于频率的测量需求日益增加。
最早的频率计是基于机械振荡器的,通过测量机械振荡器的频率来获得信号的频率信息。
随着电子技术的发展,电子频率计逐渐取代了机械频率计,成为主流。
二、工作原理电子频率计的工作原理基于时间测量。
它利用输入信号的周期性特征,通过计算信号周期的倒数来得到频率值。
具体来说,频率计会将输入信号进行计数,然后将计数值与时间间隔进行比较,从而计算出信号的频率。
常见的电子频率计有直接计数型、周期计数型和相位锁定型等。
三、应用领域频率计在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:1. 电子工程:频率计在电子工程中起着至关重要的作用。
它可以用于测量信号源的频率稳定性,评估电路的性能,并且在电路设计和调试过程中提供准确的频率测量。
2. 通信领域:频率计在通信系统中用于测量信号的频率和稳定性。
它可以用于校准无线电设备、调整天线的频率,以及监测无线电频率的合规性。
3. 雷达技术:雷达系统中需要准确测量回波信号的频率,以确定目标的位置和速度。
频率计在雷达系统中起着重要的作用,可以实时测量回波信号的频率,并提供准确的目标信息。
4. 科学研究:频率计在科学研究中也有广泛的应用。
例如,在物理学中,频率计可以用于测量粒子加速器中产生的高频信号的频率。
在天文学中,频率计可以用于测量天体辐射的频率,从而研究宇宙的起源和演化。
四、发展趋势随着科技的不断进步,频率计的发展也在不断演进。
以下是一些频率计发展的趋势:1. 高精度:随着技术的进步,频率计的测量精度不断提高。
新一代的频率计采用更精确的计数和测量技术,可以实现更高的测量精度。
2. 多功能性:现代频率计不仅可以测量信号的频率,还可以测量相位、脉宽等信号特性。
频率计原理
频率计原理
频率计是一种用来测量信号频率的仪器,它根据电磁感应原理工作。
频率的定义是指在单位时间内某个事件或者信号的周期性重复次数。
在频率计中,典型的实现方式是使用计时器和一个稳定的参考信号源。
具体实现时,频率计会将待测信号输入到一个计数器中,并开始计时。
当计数器计满一定的计数值之后,计数器会停止计时,并将结果存储在寄存器中。
同时,参考信号源本身也会启动计时器,并用相同的方式测量时间。
随后,通过比较待测信号和参考信号源的计时结果,频率计可以计算出待测信号的频率。
由于参考信号源是一个稳定的频率源,所以将待测信号与参考信号源的频率进行比较,就可以得到待测信号的频率。
需要注意的是,频率计常常使用数字技术,如微处理器或者FPGA来实现计数器和计时器的功能。
这样可以提高精度和准
确性,并且可以通过数字处理进行更多的信号分析和处理。
同时,为了提高测量精度,频率计通常会对信号进行采样,并采用适当的滤波和处理技术来降低噪声和干扰。
总结起来,频率计利用计数器和参考信号源来测量待测信号的周期性重复次数,并通过计时结果的比较来计算出待测信号的频率。
通过数字技术的应用和适当的信号处理,可以实现高精度和高准确性的频率测量。
频率计的基本原理及应用
频率计的基本原理及应用频率计是一种用于测量信号频率的电子设备,它可以将传统的时间计量单位转换为频率计量单位,例如赫兹(Hz)或千赫兹(kHz)。
频率计被广泛应用于各种不同的领域,例如通讯工程、电力系统、航空航天等领域。
本文将介绍频率计的基本原理及应用。
原理频率计的基本原理是将输入信号转换为可计数的数字脉冲,然后计算数字脉冲的频率以获得所需的频率测量。
频率计中包含的两种主要技术是计数器和时间基准。
计数器是频率计中用于记录和计数输入信号周期数的电路。
计数器通常包含一个可编程门电路,它允许用户设置所需的计数器复位周期。
通过将计数器与时间基准相结合,可以将输入信号转换为数字脉冲序列,从而实现频率测量。
时间基准是用于提供精确时钟信号的电路。
在频率计中,时钟信号通常由一个晶体振荡器提供。
由于晶体的稳定性非常高,因此可以提供非常稳定且可靠的时间基准信号,这对于频率计非常重要。
应用频率计在工程和科学领域有很多应用,以下列举几个常见的应用场景。
通信工程在通信工程中,频率计被用于进行非常精确的频率测量。
例如,在无线电通信中,频率计可用于测量收发机的输出频率,以确保通信信号的准确性和稳定性。
电力系统在电力系统中,频率计被用于监测和控制电力系统的频率。
电力系统中的发电机会以稳定的频率运转,如果频率过高或过低,将会影响电力系统的运行稳定性。
因此,频率计可用于实时监测电力系统频率的变化,以确保电力系统的可靠性。
航空航天在航空航天领域中,频率计被广泛应用于导航和通信系统中。
飞行器定位系统和导航系统需要非常精确的频率测量,以确保它们能够准确地确定位置和航向。
频率计也可用于测量通信系统中的频率,以确保通信信号的准确性和稳定性。
结论频率计是一种重要的电子设备,它能够实现对信号的精确测量。
计数器和时间基准是频率计中的两个主要技术,通过它们可以将信号转换为可计数的数字脉冲序列。
频率计在各种领域中都有着广泛的应用,例如通信工程、电力系统和航空航天等领域。
[特辑]数字频率计测频率与测周期的基础道理
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。
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: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要求的脉冲信号Ⅰ,其频率与被测信号的频率fx相同。
频率计的发展简介
频率计的发展简介频率计是一种用于测量信号频率的仪器,广泛应用于电子、通信、无线电、雷达、航空航天等领域。
本文将对频率计的发展历程进行简要介绍。
一、频率计的起源频率计的起源可以追溯到20世纪初。
最早的频率计是基于机械原理的,通过机械振动的频率来测量信号频率。
后来,随着电子技术的发展,频率计逐渐采用电子元件来实现频率测量,提高了测量精度和稳定性。
二、电子频率计的发展1. 早期电子频率计20世纪30年代,电子频率计开始出现,并逐渐替代了机械频率计。
早期的电子频率计主要采用电子管作为核心元件,通过电子管的振荡特性来实现频率测量。
这种频率计具有较高的精度,但体积较大,功耗较高。
2. 集成电路频率计20世纪60年代,随着集成电路技术的发展,频率计开始采用集成电路来实现。
这种频率计具有体积小、功耗低、工作稳定等优点,成为当时主流的频率计技术。
3. 数字频率计20世纪80年代,随着数字技术的快速发展,频率计逐渐转向数字化。
数字频率计通过将输入信号进行数字化处理,实现更高的测量精度和稳定性。
此外,数字频率计还具有数据存储、自动校准、远程控制等功能,大大提高了频率测量的便利性和可靠性。
三、现代频率计的特点1. 高精度测量现代频率计具有很高的测量精度,可以达到几个小数点后的精确度。
采用先进的数字信号处理技术,能够消除噪声和干扰,提供准确的频率测量结果。
2. 宽频率范围现代频率计具有宽频率范围的特点,可以测量从几赫兹到几千兆赫兹的信号频率。
不同型号的频率计适用于不同频率范围的测量需求。
3. 多种测量模式现代频率计通常具有多种测量模式,包括连续测量模式、单次测量模式和平均测量模式等。
用户可以根据实际需求选择合适的测量模式,提高测量效率。
4. 数据存储和分析现代频率计通常具有数据存储和分析功能,可以将测量结果保存到内部存储器或外部存储介质中,方便后续的数据分析和处理。
同时,一些频率计还支持数据传输功能,可以将测量结果传输到计算机或其他设备进行进一步处理。
频率计
实验八、频率计实验(1)要求设计一个4 位的频率计,可测量1Hz~9999 Hz 的频率信号,并将被测的信号频率输出显示到实验仪的数码管上。
(2)分析常用测频率的方法是首先得到一个标准的基准时钟,在单位时间内(常取1s)对被测信号的脉冲进行计数,所计脉冲的个数即为该信号的频率。
本频率计由秒基准时钟发生模块、控制计数模块和输出显示模块三大部分组成。
其中秒脉冲发生电路主要完成对系统时钟(12MHz)进行0xa8c03c次分频得到标准的1Hz 的秒脉冲;控制计数模块组要完成测量时间和输出显示的控制;而输出显示部分主要完成把测量到的数据输出到数码管LED 上,并显示出来,显示更新的速率为1s。
(3)程序设计文件名fosc.vmodule fosc(clkx,clk,lddat,ldsel);//定义模块及其结构input clkx,clk;//定义输人口output[7:0] lddat;//定义段码输出口output[3:0] ldsel;//定义位码输出口reg[23:0] count;’//定义分频寄存器reg[l5:0] min,minl;//定义计数频率寄存器reg[7:0] lddat_reg;//定义段码寄存器reg[3:0] ldsel_reg,ledbuf;//定义位码寄存器reg sec,flag;//定义标志寄存器always@(negedge clk)begincount=count+l;if(count= =24'ha8c03c) //1 s 到了吗beginsec=~sec;//置测量标志位count=24'h000;//清零分频寄存器endendalways@(countLll:10]) //输出显示计数频率begincase(count[11:10])2'b00:ledbuf=min[3:0];//输出个位数据2'b01:ledbuf=min[7:4];//输出十位数据2'b10:1edbuf=min[11:8];//输出百位数据2'b11:ledbuf=min[l5:12];//输出千位数据endcaseendalways@(1edbuf) //查表取段码begincase(1edbuf)4'h0:lddat_reg=8'hc0;//取0 的段码4'h1:lddat_reg=8'hf9;//取1 的段码4'h2:lddat_reg=8'ha4;//取2 的段码4'h3:lddat_reg=8'hb0;//取3 的段码4'h4:lddat_reg=8'h99;//取4 的段码4'h5:lddat_reg=8'h92;//取5 的段码4'h6:Iddat_reg=8'h82 //取6 的段码4'h7:lddat_reg=8'hf8;//取7 的段码4'h8:lddat_reg=8'h80;//取8 的段码4'h9:lddat_reg=8'h90;//取9 的段码4'ha:lddat_reg=8'h88;//取a 的段码4'hb:lddat_reg=8'h83;//取b 的段码4'hc:lddat_reg=8'hc6;//取c 的段码4'hd:lddat_reg=8'ha1;//取d 的段码4'he:lddat_reg=8h86;//取e 的段码4'hf:lddat_reg=8'h8e;//取f 的段码endcase 、endalways@(count[11:10]) //扫描位码begincase(count[11:10])2'b00:1dsel_reg=4'b0111;//扫描个位2'b01:1dsel_reg=4'b1011;//扫描十位2'b10:ldsel_reg=4'b1101 //扫描百位2'b11:ldsel_reg=4'b1110;//扫描千位endcaseendalways@(negedgeclkx)beginif(sec) //开始计数beginflag=1;//置位标志位min1[3:o]=minl[3:0]+1;//计数加1if(min1[3:0]>4' h9)beginminl[3:0]=4'h0;//个位加1min1[7:4]=minl[7:4]+1;//十位加1if(minl[7:4]>4h9)beginmini[7:4]=4'h0;//十位清零min1[11:8]=min1[11:8]+1;//百位加1 if(min1[11:8]>4'h9)beginmin1[11:8]=4'h0;min1[l5:12]=minl[l5:12]+1;ifmin1[l5:12]>4' h9) min1[15:12]=4'h0;endendendendelse if (flag)beginflag=0;//清零标志位min[l5:0]=min1[15:0];//更新输出显示数据min1=16' h0;//计数单元清零endendassign lddat=1ddat_reg;//输出段码数据assign ldsel=ldsel_reg;//输出位码数据endmodule、4.实验方法在DCPLD-2 型CPLD 实验板上演示实验的方法如下:①新建工程项目文件fosc.po{,并在该项目下新建Verilog HDL 源程序文件fosc.v,输入上面的程序代码并保存。
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数字频率计XYMBTC频率计是一种对信号的频率进行测量的仪器,是一种典型的电子测量仪器。
能对频率量进行测量的仪器有许多:如模拟频率表、示波器、数字频率计、微机化智能频率计等。
本文将对数字频率计项目进行探讨并设计和制作。
一、频率信号测量的基础知识实现对频率量测量的方法有许多种。
如:频率/电压(F/V )变换法或频率/电流(F/I )变换法、直接测频法、测周期法、多周期同步(等精度)测量法等。
1、频率/电压(F/V )变换法这种方法是将频率量通过特定的电子电路实现对输出电压或输出电流进行控制,使输出电压或输出电流能按照输入的频率作某种规律的变化,以使得可以利用电磁式模拟表头指示其频率的大小。
常用的这一类电子电路有VFC32、AD650和LM331等专用的集成电路。
其原理框图如图1-1所示。
图1-1 频率/电压变换法或频率电流变换法测频率2、直接测频法这种方法的测量原理是:由于频率是单位时间内信号发生周期变化的次数,使得我们可以在给定的单位时间1S 内(称为闸门)对被测信号的脉冲数计数,得到的脉冲个数就是被测信号的频率。
各种中规模计数器集成电路就非常适合于这种场合的应用,如CD4518、CD4017等。
其原理框图和时序图如图1-2所示。
(a )(b )图1-2 (a ) 直接测频法原理框图;(b ) 直接测频法时序图3、测周期法虽然直接测频法可以测出单位时间内脉冲的个数即频率,但是对于较低频率的信号其检测误差会大大增大,例如1.8Hz 的信号,在通过1秒的闸门时间内其0.8会被淹没,这是在高档频率计产品设计中所不允许的。
解决这种现象的办法就是改直接测频法为测周期法。
其指导思想是用被测信号的周期作为闸门,在该闸门时间内允许已知标准的短周期间隔的较高频率的信号通过,通过数字电路或微型计算机的运算,通过闸门的已知信号频率的个数越多,其被测频率就越低,其原理框图和时序图如图1-3所示。
电压或电流输出送显示频率信号输入1S 基准闸门信号 被测信号1S 被测信号实际检出信号(a )(b )图1-3 (a ) 测周期法原理框图;(b ) 测周期法时序图由此可见,为了获得较高的测量精度,在高频段,宜采用直接测频法;在低频段,宜采用测周期法。
4、多周期同步等精度测量法由上面的分析我们知道,无论是直接测频法还是测周期法,都无法保证闸门信号和另一信号的首尾实现同步,这就难以保证获得较高的测量精度,其误差在一个脉冲之内。
由此,当引入多周期同步等精度测量法时,可以较好的解决这个问题。
多周期同步等精度测量法的原理是:电路需引入一个比被测信号频率高若干倍的内部时基信号,测量结果的误差范围便在这一个时基信号范围内。
首先由相应的控制电路给出闸门开启信号(称预开闸门),此时计数器并不开始计数,而是等到被测信号的上升沿到来时才真正开始计数(称真开闸门)。
然后,两组计数器分别对被测信号和时基信号脉冲计数,当控制电路给出闸门关闭信号(称预关闸门),此时计数器并不停止计数,而是等到被测信号的上升沿到来时才真正停止计数(称真关闸门)这样,闸门时间是由时基信号脉冲的个数决定的,因此精确度较高,并且和被测信号基本同步,因此,其测量精确度极高。
其时序图如图1-4所示,原理框图略。
图1-4多周期同步等精度测量法时序图被测闸门信号高频基准信号实际检出已知信号预开闸门信号 被测信号 实际检出被测信号 真开闸门信号时基脉冲信号 实际检出时基脉冲信号二、直接测频频率计的部件分析1、被测信号的限幅、放大、整形根据课题要求,输入信号在100mV 至100V 之间都要能使电路可靠工作,这就需要在电路设计上加以考虑。
即对较小的信号要具有放大的功能;对较大的信号要具有限幅的功能,并且最终都要经过整形成为矩形波才能被数字电路所识别。
如图2-1的框图所示。
图2-1 被测信号的限幅、放大、整形框图2、基准闸门信号根据题目要求,采用直接测频法实施本文设计项目,那么就需要一个基准的闸门信号。
闸门时间为1S ,在给定的 1S 时间内对信号波形计数,首先必须获得稳定与准确的闸门时间,我们用时基精度较高的32768Hz 晶体振荡器通过15级分频而获得精确的1S 闸门信号。
如图2-2的框图所示。
图2-2 秒脉冲基准闸门信号的框图3、闸门及其控制器控制器所起的作用是:在闸门信号允许的时间内让被测信号通过;闸门时间过后将被测信号挡住不让其通过,这样,后续的计数电路将只对闸门时间内的信号计数。
另外,计数器、锁存器和显示器所需要的其他一系列信号(如计数器清0、计数允许、8-4-2-1码锁存以及显示刷新等信号)也由控制器提供。
具体框图如图2-3所示。
图2-3闸门及其控制器框图4、计数器经过闸门送过来的被测信号是一堆总的脉冲的数量,必须按10进制位取分出来,因此需要用10进制计数器来对这一堆脉冲数计数,每计满10个数后再从头计数,同时往上进位;被进位的这一位每进满10个数后再从头进位,同时也要往上进位……。
需要多少位显示就设置多少个10进制计数器并级联便可。
这里用不含分配器的10进制计数器,送出来的是8-4-2-1编码。
见图2-4所示的计数器框图。
图2-4 计数器框图5、锁存器由于计数器输出的8-4-2-1码随着计数值的不断变化而时刻跟随着变化,如果直接送译码器译码后则其显示器显示的数会不停的变化。
解决这个问题的方法是:计数器在闸门时间内的计数过程中其8-4-2-1码不传送给译码器译码显示,而在闸门时间到达后(此时计数器也停止了计数)将计数的结果在传送给译码器译码显示并一直保持,则我们就不会看到显示器不停的在(计数)的现象,而是稳定的显示出闸门时间内计数的结果。
用什么样的功能电路能实现此目的呢?用锁存器电路(也就是D 触发器,多路的D 触发器)。
见图2-5锁存器框图。
图2-5 锁存器框图6、译码器和驱动器所谓译码器就是实现能将一种代码翻译成另一种代码。
由于本课题规定了用LED 数码管,所以,译码器要能将8-4-2-1码翻译成7段LED 显示码,即BCD-7段译码器。
由于LED 数码管显示器需要较大的电流,因此,往往还需要在译码器的后一级增加驱动器。
见图2-6译码器框图。
图2-6译码器框图8-4-2-1锁存控制信号8-4-2-18-4-2-1 g f e d c b a7、显示器这里是LED数码管显示器,有共阴极、共阳极之分,要根据译码器和驱动器的有效输出电平而决定用共阴极还是共阳极。
见图2-7显示器框图。
图2-7显示器框图三、整体电路及其设计分析1)整个装置的电路图(图3-1)图3-1 数字频率计电路图2)设计考虑及电路分析a:被测信号f i(任意波形)经2U/160V和1M电阻组成微分电路,经10K电阻送到两只并联的二极管上,如果信号幅度较大,则被两只并联的二极管限幅成为700mV;,如果信号幅度较小,如小于700mV,则两只并联的二极管限幅电路对信号不起限幅作用。
经20K电阻、与非门和1M电阻组成的放大电路,实现约20倍的信号放大,再经300K、1M和两只与非门组成的施密特整形电路后产生矩形波输出。
b:由32768Hz晶体振荡器(配合68P电容和10M电阻)经CD4060产生振荡并经内部14级2分频器分频,产生2Hz的标准信号方波,再经一级由D触发器CD4013组成的2分频器后得到1Hz准信号方波。
因为我们需要1S的标准闸门信号,所以还需要通过1Hz准信号方波产生1S的闸门时间的电路,实现这种功能的专用电路很多,我们利用D触发器CD4013的另一组再做一级2分频器便可。
其输出即为1S高1S低的信号,其中1S高即为闸门时间。
1S的低电平时间都浪费了,其实是没有必要的,可以用延时电路设计极短时间的低电平效果更好,学有余力的同学可以在次处扩展。
这里的1S高1S低只是从电路设计的方便角度考虑的,对显示刷新速度来说是不利的。
c:接着由10K电阻、1N4148二极管和一个与非门是为了实现两个信号相与的功能,这里作为与门并取反,目的是用来作闸门使用。
由于两路信号经过该与非门,其中一路为1S高1S低的闸门信号,该信号高期间闸门(与非门)被打开,以便让另一路的被测信号顺利通过,该信号低期间闸门(与非门)被关闭,使得另一路的被测信号被阻止。
d:经过闸门的信号送至CD4518十进制计数器EN端口进行计数,因为与非门之前是上升沿,反向后变为下降沿,所以这里是以下降沿方式计数的。
Q3、Q2、Q1、Q0的输出开始是0000,随着计数脉冲的一个个到来,其输出依次为0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、0000。
我们注意观察这10个二进制数对应的十进制数分别是1、2、3、4、5、6、7、8、9、0,并且注意D3的10个位置顺序为0、0、0、0、0、0、0、1、1、0。
即D3位是从0变1又在9-10变化时从1变0的,这恰好是一个下降沿,非常方便用于对下一位数计数,这也是没有设计从CP端计数的原因。
对十进制计数器CD4518的清零信号是用与闸门信号相反的信号,即从Q端引出,当Q=1闸门打开,同时Q=0停止清零允许计数,当Q=0闸门关闭,同时Q=1开始清零停止计数。
顺便提一下,在有些场合是要用上升沿计数的,这时将计数脉冲引入到CP端口,并把EN接到VCC即可。
e:CD4511是锁存、BCD-LED数码译码、驱动显示为一体的功能器件,经CD4518产生的BCD码送CD4511输入,经锁存后译码驱动,送LED显示。
从CD4013Q端在送出闸门信号的同时,也送出一路供CD4511的锁存信号(LE,高锁存有效),保证了在CD4518计数期间CD4511不接受CD4518送来的信号,而在CD4518刚停止计数的时候由CD4013的13端送出的锁存信号经一只串联的104电容产生瞬间低电平脉冲使CD4511接受其BCD码,而后立即变高以便锁存住BCD码信号。
四、实施:1)元器件的认识 ①4与非门CD4011CD4011是4个单元一体的与非门,其引脚图和真值表为见图4-1所示。
图4-1 (a) CD4011引脚图 图4-1 (b) CD4011真值表CMOS 与非门除了作信号的相与并反向外,其典型应用还有模拟放大器、施密特整形器等。
②14位二进制计数器(也叫14级2分频器)CD4060CD4060是自带内部振荡电路的14位二进制计数器,外接振荡元件可以确定其振荡频率,可外接RC 振荡器、晶体振荡器等,具有多个分频输出端口。
其引脚图和功能表为见图4-2所示。
图4-2 (a) CD4060引脚图 图4-2 (b) CD4060功能表③CD4013CD4013是一个内含两个完全相同的D 触发器的功能块,使用非常广泛,如作单稳态、2分频器、数据锁存器、定时与延时等场合,其引脚图和功能表为见图4-3所示。