信号的重复周期为1S加到闸门的门控信号作用时间T亦准确地等于1S即闸门的开通时间“闸门时间”为1S。在这一段时间内若计数器计得N100000个数根据公式fNT那么被测频率就是100000Hz。如果计数式频率计的显示器单位为“KHz”则显示100000KHz即小数点定位在第三位。不难设想若将闸门时间设为T01S则计数值为10000这时显示器的小数点只要根据闸门时间T的改变也随之自动往右移动一位自动定位那么显示的结果为10000Khz。在计数式数字频率计中通过选择不同的闸门时间可以改变频率计的测量范围和测量精度。
f12测周方法
测周方法即被测信号频率或周期待测做门控信号T为未知量做门控信号T然后在门控信号有效的时间段内对时基信号脉冲计数原理图如下图所示
计数器测周的基本原理刚好与测频相反即由被测信号控制主门开门而用时标脉冲进行计数所以实质上也是一种比较测量方法。
13等精度测量法
等精度测量法的核心思想是通过闸门信号与被测信号同步将闸门时间τ控制为被测信号周期长度的整数倍。测量时先打开预置闸门当检测到被测信号脉冲沿到达时标准信号时钟开始计数。预置闸门关闭时标准信号并不立即停止计数而是等检测到被测信号脉冲沿到达时才停止完成被测信号整数个周期的测量。测量的实际闸门时间可能会与预置闸门时间不完全相同但最大差值不会超过被测信号的一个周期。
在等精度测量法中相对误差与被测信号本身的频率特性无关即对整个测量域而言测量精度相等因而称之为“等精度测量”。标准信号的计数值越大则测量相对误差越小即提高门限时间τ和标准信号频率可以提高测量精度。在精度不变的情况下提高标准信号频率可以缩短门限时间提高测量速度。原理图如下
f14放大整形电路
当输入信号为05V时仿真放大整形后的输出结果如下图示
图16放大整形电路仿真结果一
当输入信号为3V时仿真放大整形后的输出结果如下图示
f当输入信号为10V时仿真放大整形后的输出结果如下图示
图16放大整形电路仿真结果三
15时基信号的产生
图17时基信号产生电路
第二章任务要求
设计一个计数式频率计其频率测量范围为10Hz100MHz测量结果用6只数码管显示。有三个带锁按键开关任何时候都只能有一个被按下被用来选择1S、01S和001S三个闸门时间中的一个。有一个按钮开关用来使频率计复位。有两只LED一只用来显示闸门的开与闭另一只当计数器溢出时做溢出指示。
第三章各功能模块的基本介绍
f31分频器
由于晶体振荡器提供的为48M的时钟而在整个频率计里将用到周期为2s、02sr