电子小信号数字频率计的设计与制作

2014-12-05 10:13:58来源: eccn

一、设计思路

该频率计的测频范围0Hz~999Hz,测量的电压范围为0~7mV,本电路结构简单,成本低廉,对于提高动手能力加强对理论知识的灵活运用具有很大的帮助。该电路大致可分为模拟和数字两个部分:


模拟部分包括信号放大电路、信号整形电路;数字部分包括计数电路、显示电路、时基信号发生电路与计数器与锁存器控制电路等,基本框如下图所示。
该电路的整体思路就是将交变的模拟信号转换为数字信号,然后实现频率的计算。当在该电路的输入端输入微小变化的模拟信号时。经过第一部分的放大电路放大后。再通过由比较器组成的整形电路进行整形。此时该部分输出的信号就变成了规则的数字脉冲信号,最后通过数字电路来实现计数功能。整形过后数字信号就可以通过计数器等数字电路来处理。计数器与显示电路相连。即可显示所测的频率。其中时基信号发生电路的作用是产生一秒钟脉宽的时基信号,来控制计数器实现一秒钟的计数,同时时基信号还控制锁存电路,当计数结束后及时锁存数据以实现稳定的显示。

二、电路原理

系统电路如下图所示。


(1)放大电路:放大电路部分主要由一块LM324集成运放及外围元件组成。本放大电路采用两级放大,第一级信号的增益为20dB,第二级的信号增益为40dB,两级的放大倍数为1000倍,其频率的带宽为0~5kHz。采用多级放大可以提高的放大电路的通频带,如果被测的信号频率较高。可以采用多级放大来提高通频带,根据实际情况而定,由于本电路的测频范围低,对通频带不做太多的要求。图2中,A端为被测信号的输入端。B端为放大电路的输出端,接整形电路的输入。
(2)整形电路:整形电路的主要作用是将第一部分放大的交变信号整形为数字信号(即幅度为5V的方波信号),其电路主要由比较器组成,该电路中我们选用LM393比较器,B端为整形电路输入端,C为整形电路的输出端接E端。
(3)计数电路:计数电路部分我们选用3片十进制加法计数器74LS160的级联来实现0-999Hz的频率显示,74LS160为可预置的十进制同步计数器,利用其级联,可以构成任意进制的计数器。
74LS160(a)的2脚为脉冲信号的输入端,1脚清零端。74LS160(a)的CO进位端接74LSl60(b)的CLK脉;中输入端,74LS160(b)的进位端接74LS160(c)的CLK脉冲输入端,三块计数器的PE、TE及LD端接电源.使计数器工作在计数的状态,CLR端接时基电路,由时基电路来控制计数与清零。
(4)显示电路:显示电路部分主要由二块74LS273锁存器和12个红色发光二极管组成,74LS273是8位数据/地址锁存器。他是一种带清除功能的8D触发器,主要实现对计数电路的输出信号进行锁存,由于计数器的频率较快。采用的是动态显示,我们为了显示的稳定,便于观察,所以在计数器的输出端进行锁存。该锁存器的锁存信号由时基电路来提供,且当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的数据,并且立即呈现在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。74LS273的CLR端接高电平,使其工作在不清零状态。

[1] [2]

关键字:频率计  测量  信号

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1205/article_10268.html
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