1数字频率计原理

第二章 数字频率计的设计

第一节 数字频率计的基本原理

频率计是对信号的频率进行测量并显示测量结果。对频率的测量有多种方式，采用数字计数的方法进行测量，数字计数测量精度较高，且性能比较稳定，容易实现。

一、测量原理

频率为单位时间内信号的周期数。对脉冲信号而言，其频率为一秒钟内的脉冲个数；计数器在一秒钟内对脉冲信号进行计数，计数的结果就是该信号的频率。只要计数结果以十进制方式显示出来，就是最简单的频率计。如图2.1.1所示，被测脉冲信号为X，在T1时刻出现一个脉冲宽度为一秒的闸门脉冲信号P，用闸门脉冲P取出一秒时间内的输入脉冲信号X形成计数脉冲Y，计数器对计数脉冲信号Y进行计数；计数的结果（频率值）在T2时刻被锁存信号S控制，锁存到寄存器，并通过译码器、显示器把并率显示出来。在T3时刻计数器被清除信号R清零，准备下一次的计数，一次测量结束。

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图2.1.1 频率器的测量原理

显示数值在T2时刻更换，S脉冲信号的周期为显示时间，其大小反映显示值的变化快慢。

显示时间Tx为：

Tx=T3-T2+（0~2） （秒）

可见，改变T3-T2的值可调节显示时间，通常T3是通过T2的延时而得，通过调节延时时间来调节显示时间。

二、方案框图

频率计的框图如图2.1.2，由六部分组成，以计数器为核心，各部分的功能如下：

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图2.1.2 频率计总体框图

1、计数器：在规定的时间内完成对被测脉冲信号的计数。由输入电路提供计数脉冲输入，对脉冲进行计数（在规定的测量频率范围内计数无益出）。计数结果一般为十进制，并将计数结果输出送往寄存器，再由控制电路提供的清除信号R清零。等待下一次计数的开始。该部分主要考虑计数器的工作频率和计数容量问题。

2、锁存器：暂存每次测量的计数值。为显示电路提供显示数据。锁存器由控制电路提供的琐存信号S控制更换数值。以正确地显示每一次的测量结果。

3、译码显示电路：对锁存器的输出数据译码，变为七段数码显示码，并驱动数码显示器显示出十进制的测量结果。包括译码电路和驱动显示电路。

4、时基电路：提供电路所需的各种工作脉冲信号。主要由控制电路形成各种控制时序脉冲。频率的稳定和精确是重要考虑的问题，它决定了频率测量的准确程度。

5、输入电路：对各种输入信号进行放大处理，产生计数脉冲。该部分要适应各种输入信号，如对小信号进行放大，对大信号进行限幅，对高频信号和低频信号都能形成计数脉冲输出，以激励门电路。

6、控制电路：产生有一定的时序要求的锁存信号S、清除信号R等控制信号。给基准脉冲控制的闸门脉冲信号给输入电路取出计数脉冲。

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