一种高精度测频电路设计

图 4 测频信号时序图
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电 子与自动化
1997 年第 4 期
可见, 在 Q 高电平期间 V FC、12MHz 标准信 号源自文库为严格完整的周期信号( 忽略触发器的
延迟时间) , 在门控时间内有: N 0/ ( 12×106)
= Nx/f x 即
f x = ( N x / N 0 ) ×12×106 ( Hz)
1997 年第 4 期
电子与自动化
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实用电路 一种高精度测频电路设计
朱大奇
( 华东冶金学院, 243002)
1. 引言
信号频率测试的方法很多, 常用的有直 接测频的门控时间计数法和测周期的间接测 频法等。这两种方法原理基本相同, 易于实 现, 但测频精度不是很高, 下面介绍的一种测 频电路是在直接测频法基础上进行改进, 修 正门控时间, 实现比较法高精度测频。
参考文献 [ 1] 郭允等: 脉冲参 数与时域测量技术 . 北京: 中国计量出
版社, 1989 [ 2] 李士 雄等: 数字集成电 子技术教程 . 北 京: 高等教育出
版社, 1993
( 收稿日期: 1997- 02- 17)
电火花线切割用脉冲电源
顾水方
1. 引言
电火花加工机床包括电火花成型加工机 床、电火花线切割加工机床、电火花深孔加工 机床等几种, 普遍应用于模具加工行业, 其中 尤以电火花线切割加工机床的应用为最广。 高频( 音频或超音频) 脉冲电源则是电火花加 工技术的重要支柱。这里介绍的一款适用于 电火花线切割加工或深孔加工用的高频脉冲 电源, 电路结构十分简洁, 性能稳定可靠, 能 自动排除故障。
少量外围元件组成脉冲信号发生器, 直推由 ( 微电流) 电压驱动型 VDM OS 功率场 效应 管等构成的模拟功率开关, 电路结构十分简 单, 符合上述特征。
图 1 脉冲电源方框图
555 电路具有抗干扰能力强、电源适应 范围宽、定时精度较高、输出波形方度好、外 围元件少、输出能力强等特点, 其强的输出能 力使系统电路的简单化有了保证。555 电路 ( 双极型) 的最大输出电流( 高低电平有效均 可) 有效值可达 200mA , 正常 情况下可向负 载直接提供不大于 100mA ( 有效值) 的驱动
2. 电路结构及元器件
图 1 是高频脉冲电源的功能方框图, 主 要由四部分组成: a. 脉冲信号发生器; b. 选 通开关; c. 模拟功率开关; d. 供电系统。电路 设计时在满足电路具有必要的性能、参数的 前提下, 应使电路结构尽可能地简单, 元件的 功能应最大可能地开发利用, 并尽可能选用 低价易找的通用品, 以便于维修, 最大程度地 降低系统造价。本电路采用 555 时基电路及
是被测信号频率低时误差较大, 如图 2 所示。
频要求的。
3. 比较法测频电路设计
我们以一个具体实用的电路来讨论频率 测量的精度问题, 如图 3 所示。
图 3 比 较法测频电原理图
这里 用 60ms 方 波作 为 D 触 发器的 输 入, 被测信号 VFC 作为 D 触 发器的脉冲输 入, 用 D 触发器的输出 Q 信号作为精确门控 信号, 同时送入 161 的计数器控制端 P 、T 和 8253 的计数器 1 的门控端 G 1, 使标准时钟信 号( 12M Hz) 与 VFC 在 Q 的 上升沿 同时 计 数, 从而克服了直接测频法门控时间的不确 定性对精度的影响, 获得较高精度。其中, 12M Hz 标准 信号、待测信 号 VF C、60m s 方 波、Q 输 出 信 号 的 时 序 关 系 如 图 4 所 示。
图 2 直接测 频法误差
从图 2 我们可看出, 不同门控时间 T 1、 T 2 内计数值 N x 完全相同。很显然, 如果待测 信号的真实频率为 f c, 则 T 1 与 T 2 的最大差 值为 2/ f c。由此可见, 由( 1) 式计算的频率可 能存在较大误差, 而且 f c 越小, 产生的误差 越大。这样的测频方法是无法满足高精度测
2. 直接测频法误差分析
所谓直接测频法就是在一定门控时间内 通过计数器记录待测信号的脉冲次数, 从而 算出频率大小, 如图 1 所示。
图 1 直接 测频法
设门控时间为 T , 计数器上升沿触发( 以
下同) , 计数值为 N x , 则待测信号频率为:
f x= Nx/T
( 1)
门控时间计数原理简单, 但易产生误差, 特别
( 2)
式中 N 0、N x 分别为 12M Hz 标准信号及待测
信号的计数值, f x 为待测信号频率。由( 2) 式 计算得到的频率值不存在门控时间不同对测
频精度的影响, 使测频精度得到提高。
4. 结束语
本文介绍的这种测频电路, 在单片机组 成的测试系统前向通道设计中经常用到, 其
中 8253、161 的计数器输出端可直接送单片 机, 由微机进行数值处理, 12MHz 的标准信 号也可直接由微机系统得到。我们已将该电 路应用到自行研制的“标准热电偶信号发生 器”中, 实验证明它是一种实用、精确的测频 电路。