模电实验报告.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.74M 资料格式：doc 举报版权申诉

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三、数据记录

数字频率计电路的设计一、设计目的 1、了解数字频率计测频率与测周期的基本原理； 2、熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。二、设计原理所谓频率,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数.在进行模拟、数字电路的设计、安装和调试过程中经常要用到数字频率计。数字频率计实际上就是一个脉冲计数器，即在单位时间里（如 1 s）所累计的脉冲个数。数字频率计是能直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种装置。它不仅可以测量正弦波、方波、三角波和尖脉信号的频率，而且还可以测量它们的周期。数字频率计数器在测量其他物理量如转速、振动频率等方面获得广泛应用。 1．课程分析数字频率计的组成框图如图 5.2.13（a）所示。被测信号经过脉冲形成电路变成计数器所要求的脉冲信号①，其频率与被测信号的频率相同。时基电路提供标准时间基准信号②，设其高电平持续时间为 1s，当 1a 信号到来时，闸门打开，被测信号通过闸门，计数器开始计数，直到 1s 信号结束时，闸门关闭，停止计数。若在闸门时间 1s 内计数器记得的脉冲个数为 N，即计数器输出脉冲信号③，则被测信号频率 =N HZ。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生清 “0”脉冲④，使计数器每次测量从零开始计数；二是产生锁存脉冲信号⑤，使显示器上的数字稳定不变。各信号之间的时序关系如图 5.2.13（b）所示。 2．方案论证 ⑴脉冲形成电路脉冲形成电路主要用来读输入的周期性信号如正弦波、方波、三角波和尖脉信号进行波形变换，使之成为矩形脉冲，且周期保持不变。 ⑵时基电路时基电路的作用是产生一个标准的时间信号（高电平持续时间为 1s），由

定时器 555 构成的多谐振荡器产生。当标准时间的精度要求较高时，可由晶体振荡器分频获得。 ⑶ 逻辑控制电路逻辑控制电路的作用一是产生清“0”脉冲④，使计时器每次测量从零开始计数；（a） 5.2.13（a）数字频率计的组成框图和时序关系图（b）（a）组成框图（b）时序关系图二是产生锁存脉冲⑤，使显示器上的数字稳定。 ⑷ 锁存电路锁存电路的作用是将计数器在 1s 结束时的计数值进行锁存，使显示器上获得稳定的测量值。因为计数器在 1s 内要计成千上万个输入脉冲，若不加锁存器，显示器上的数字将随计数器的输入而变化，不便于计数。 ⑸ 闸门电路闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲。当标准时间信号（1s 正脉冲）到来时，闸门打开，被测信号的脉冲通过闸门进入计数器计数；标准时间结束时（为低电平时）闸门关闭，计数器无时钟脉冲输入。 ⑹ 译码显示电路译码显示电路的主要功能是将被测信号的频率用 4 位数码管显示其数值。

3．方案实现原理 ⑴ 脉冲形成电路（a）555 构成的施密特触发器（b）施密特触发器的输出波形图 5.2.14 脉冲形成电路图 5.2.15 逻辑控制电路

电路原理图：图 5.2.16 锁存器的连接电路

其中+5V 电源的电路图如下：三、数据记录表格 1 测量频率范围最小测量频率最大测量频率信号源输出频率频率计测量频率信号源输出频率频率计测量频率 5 5 9999 9999 输入信号频率 f (Hz ) 频率计测量 f (Hz ) 表格 2 误差测量 111 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8888 9994 111 1111 2222 3333 4443 5555 6665 7776 8888 9994 测量误差(%) 0 0 0 0 0.023% 0% 0.015% 0 0 0 平均误差(%) 0.0051% 设函数信号发生器输出信号频率为 1f ,频率计测量的频率为 2f ，频率测量误差 | f 2  f 1 |  f 1  %100 设 DDS 函数信号发生器输出信号频率为 f1,频率计测量的频率为 f2，频率准确度=|f2-f1||/f1 误差与分析：

误差主要来源于硬件误差，焊接点的接触问题，芯片内部结构及电阻大小引起的误差，人为调试存在误差，电路板电路网络复杂电流不稳定，引起测试误差，电流源，函数发生器等仪器本身存在误差等，可以通过提高焊接技术减少虚焊，改善电路结构，提高元器件的精密度等方式减少误差元件清单：序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 共阴极七段译码驱动器元器件名称 555 定时器十进制计数器规格型号 556 74LS90 74LS48 BS202 数码管四 2 输入与非门 CT74LS00 可重复触发的单稳态触发器 CT74LS123 电阻可调电阻电容开关三端稳压管发光二极管锁存器 68k、47k、10k、3.3k、1k 50k 10uF、4.7uF、0.01uF、0.33uF、 104 7805 74LS273 数量 1 4 4 4 1 1 1、1、4、1、1 1 2、2、2、1、1 2 1 1 2

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