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电子小信号数字频率计的规划与制造

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

一、规划思路

该频率计的测频规模0Hz~999Hz,丈量的电压规模为0~7mV,本电路结构简略,本钱低价,关于进步着手才能加强对理论常识的灵活运用具有很大的协助。该电路大致可分为模仿和数字两个部分:

电子小信号数字频率计的规划与制造Digital frequency meter
模仿部分包括信号扩大电路、信号整形电路;数字部分包括计数电路、显现电路、时基信号发生电路与计数器与锁存器操控电路等,根本框如下图所示。
该 电路的全体思路便是将交变的模仿信号转换为数字信号,然后完成频率的核算。当在该电路的输入端输入细小改变的模仿信号时。经过榜首部分的扩大电路扩大后。 再经过由比较器组成的整形电路进行整形。此刻该部分输出的信号就变成了规矩的数字脉冲信号,最终经过数字电路来完成计数功用。整形往后数字信号就可以经过 计数器等数字电路来处理。计数器与显现电路相连。即可显现所测的频率。其间时基信号发生电路的作用是发生一秒钟脉宽的时基信号,来操控计数器完成一秒钟的 计数,同不时基信号还操控锁存电路,当计数完毕后及时锁存数据以完成安稳的显现。

二、电路原理

体系电路如下图所示。

电子小信号数字频率计的规划与制造Digital frequency meter
(1) 扩大电路:扩大电路部分首要由一块LM324集成运放及外围元件组成。本扩大电路选用两级扩大,榜首级信号的增益为20dB,第二级的信号增益为 40dB,两级的扩大倍数为1000倍,其频率的带宽为0~5kHz。选用多级扩大可以进步的扩大电路的通频带,假如被测的信号频率较高。可以选用多级放 大来进步通频带,依据实际情况而定,因为本电路的测频规模低,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端为扩大电路的输出端,接整形 电路的输入。
(2)整形电路:整形电路的首要作用是将榜首部分扩大的交变信号整形为数字信号(即起伏为5V的方波信号),其电路首要由比较器组成,该电路中咱们选用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:计数电路部分咱们选用3片十进制加法计数器74LS160的级联来完成0-999Hz的频率显现,74LS160为可预置的十进制同步计数器,使用其级联,可以构成恣意进制的计数器。
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.使计数器作业在计数的状况,CLR端接时基电路,由时基电路来操控计数 与清零。
(4)显现电路:显现电路部分首要由二块74LS273锁存器和12个赤色发光二极管组成,74LS273是8位数据/地址锁存器。他是 一种带铲除功用的8D触发器,首要完成对计数电路的输出信号进行锁存,因为计数器的频率较快。选用的是动态显现,咱们为了显现的安稳,便于调查,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供给,且当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存操控端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个 上升沿,当即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的数据,并且当即呈现在输出脚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,使其作业在不清零状况。
(5)时基信号发生电 路:该电路的首要作用是发生O.5Hz的时基信号(即周期为2秒,脉宽为1秒的闸口信号)为锁存器供给锁存信号和为计数电路供给计数闸口信号,完成频率计 数与显现。时基信号发生电路由一个频率为3.2768MHz的晶振和一块CD4060分频器以及外围元件够成。CD4060(%&&&&&%)是一种带有振荡器的 14级分频器电路。用作振荡器时需外接R、C元件或石英晶体和%&&&&&%器。内部包括两个非门和14级2分频电路,它所发生的信号频率为32768Hz,经14 级两二分频后,得到一个2Hz的脉冲信号。下图H端为2Hz信号的输出端。

(6)计数器与锁存器操控电路该部分电路首要是操控计数电路的清零、计数与锁存电路的锁存显现。该电路的中心器材是一块 D触发器74L.S74与一块与非门74LS00组成。H为2Hz方波信号(即周期为0.5s,时基电路发生)的输入端I、J为操控信号的输出端,别离接 计数器的清零端与锁存电路的CLK时钟端,H、I、J端的信号时序如下图所示。

电子小信号数字频率计的规划与制造Digital frequency meter

基准信号经过D触发器分频后便取得1Q和2Q的方波信号,经由两个与非即可得到l端和J端的方波信号。当l端的信号在高电平时计数器作业在计数状况,低电平时对计数器清零。当l端的信号处于下降沿的时分,此刻J端的信号处于上升沿。
该上升沿信号使锁存器开端作业,直到下一个上升沿的到来.这样便完成输入信号的计数与锁存。
(7)电源电路:该电路的全体供电需求双5V,因而咱们可以规划一个简略的双电源供电电路。电路原理图如下图所示。

电子小信号数字频率计的规划与制造Digital frequency meter

三、心得体会

电路简略易懂,并且元件易选易采。该电路首要涉及到数字电子技能与模仿电子技能两本书中扩大器以及计数器等许多专业知 识,经过本电路的规划与建立,可以在进步着手才能的一起,也可以将书本所学的常识真实的应用到实践的过程中,到达理论与实践相结合的作用。感兴趣的读者不 防亲手实践一番。

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