專利名稱：等精度全自動頻率計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子測量儀器領(lǐng)域，涉及一種頻率計(jì)。
頻率計(jì)的性能主要取決于測量精度和測量功能。現(xiàn)有頻率計(jì)的測量精度又取決于兩個因素，其一是計(jì)數(shù)時產(chǎn)生的尾數(shù)固有量化誤差(即尾數(shù)±1量化誤差)，使得頻率測量精度與被測頻率成反比，這是低頻測量時的主要誤差源；其二是時基準(zhǔn)確度，可通過采用合適準(zhǔn)確度的時基合理解決。為了減小第一種誤差因素的影響，一個改進(jìn)的做法是通過增加閘門時間來解決，如中國專利CN88218329.X公開的高精度智能頻率計(jì)中就是采用這種方法來實(shí)現(xiàn)的，但是這種做法一是效率低、浪費(fèi)時間，二是其精度提高很有限，如100S采樣的分辨率也只能達(dá)到0.01Hz，三是測得的頻率值為較長時間的平均值，有些場合不能滿足使用要求。
同時，現(xiàn)有高精度頻率計(jì)測量時不能全自動化，即不能實(shí)現(xiàn)等精度的全自動測量，使用不方便。
本實(shí)用新型的目的是提供一種低成本、等精度的全自動頻率計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、等精度、全自動頻率測量(有的稱之為“傻瓜頻率計(jì)”)，具有設(shè)計(jì)巧妙、實(shí)施容易、成本低廉、測量時間短、測量精度高、測量功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適合于各種電信號的頻率測量。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，它由放大整形電路、閘門電路、計(jì)數(shù)電路、同步電路、計(jì)時電路、時基電路、CPU電路和顯示電路組成，其特征在于(1)同步電路由一個JK觸發(fā)器和一個反相器組成，JK觸發(fā)器的J端和K端分別與反相器的輸入端和輸出端相連，JK觸發(fā)器的J端與CPU電路的I/O端相連，JK觸發(fā)器的CK端與放大整形電路的輸出端相連，JK觸發(fā)器的輸出端與閘門電路、計(jì)時電路和CPU電路相連；(2)放大整形電路采用超寬頻帶前置放大電路形式。
本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)等精度頻率測量的關(guān)鍵是閘門電路由同步電路控制，并且同步電路輸出的控制信號的上升沿與放大整形后的待測信號的前端脈沖的下降沿同步，而該控制信號的下降沿與放大整形后的待測信號的某個脈沖的下降沿同步，從而使得閘門電路開啟時間為待測信號的周期的整倍數(shù)，進(jìn)而保證計(jì)數(shù)時不產(chǎn)生尾數(shù)固有的量化誤差(即尾數(shù)±1量化誤差)，待測信號的頻率值f＝N/T，其中N為閘門電路開啟時間里的脈沖個數(shù)，T為閘門電路開啟時間，這種方法的頻率測量精度與待測信號的頻率高低無關(guān)，由閘門電路開啟時間的測量精度決定，從而實(shí)現(xiàn)對高低頻信號具有同樣的測量精度——等精度測量。
本實(shí)用新型的全自動功能是在等精度測量的前提下，由超寬帶前置放大整形電路自動適應(yīng)各種幅度大小的待測信號，并由存入CPU電路的配套軟件實(shí)現(xiàn)自動換量程功能。
本實(shí)用新型的簡要工作原理進(jìn)一步說明如下待測信號從放大整形電路輸入端輸入，放大整形電路輸出為標(biāo)準(zhǔn)的TTL數(shù)字信號，閘門電路的開啟時間受同步電路控制，同步電路同時控制計(jì)時電路，以使計(jì)時和計(jì)數(shù)的起止時間與閘門電路開啟時間同步，計(jì)數(shù)電路、計(jì)時電路、顯示電路通過數(shù)據(jù)總線形式與CPU電路相連，在同步電路發(fā)出中斷請求時，CPU電路讀入和處理計(jì)數(shù)電路和計(jì)時電路中的數(shù)據(jù)，經(jīng)高精度浮點(diǎn)運(yùn)算處理后就可得到等精度的待測信號頻率數(shù)據(jù)，并按測出的頻率大小由軟件控制自動選擇量程，最后送到顯示電路顯示。
開始測量時，CPU電路的I/O端向同步電路輸出高電平，當(dāng)放大整形后的待測信號出現(xiàn)下降沿時，同步電路輸出為高電平，CPU電路測出同步電路輸出為高電平時，繼續(xù)保持I/O端向同步電路輸出高電平一段時間，該保持時間的長短為一預(yù)先設(shè)置的固定值(典型的為1S)，之后，I/O端向同步電路輸出低電平，此時若放大整形后的待測信號出現(xiàn)下降沿時，同步電路輸出低電平。
以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。


圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。
圖2是本實(shí)用新型同步電路的電原理圖。
圖3是本實(shí)用新型同步、計(jì)數(shù)時序邏輯圖。
圖4是本實(shí)用新型放大整形電路的電原理圖。
圖5是本實(shí)用新型軟件流程圖。
參見圖1、圖2，本實(shí)用新型由放大整形電路1、閘門電路2、計(jì)數(shù)電路3、同步電路4、計(jì)時電路5、時基電路6、CPU電路7和顯示電路8組成，同步電路由一個JK觸發(fā)器9和一個反相器10組成，JK觸發(fā)器9的J端和K端分別與反相器10的輸入端和輸出端相連，JK觸發(fā)器9的J端與CPU電路的I/O端相連，JK觸發(fā)器9的CK端與放大整形電路1的輸出端相連，JK觸發(fā)器9的輸出端與閘門電路2、計(jì)時電路5和CPU電路7相連，JK觸發(fā)器9采用74S113，反相器10采用74LS04。計(jì)數(shù)電路3、計(jì)時電路5、顯示電路8通過數(shù)據(jù)總線形式與CPU電路7相連，在同步電路4輸出為低電平時，即向CPU電路發(fā)出中斷請求，CPU電路7讀入并處理計(jì)數(shù)電路3和計(jì)時電路5中的數(shù)據(jù)，經(jīng)高精度浮點(diǎn)運(yùn)算處理后就可得到等精度的待測信號頻率數(shù)據(jù)，并送到顯示電路8顯示。CPU電路采用Intel 8031為主構(gòu)成。
參見圖3，CPU(Intel8031)的I/O端的P1.0輸出高電平后，當(dāng)放大整形后的待測信號出現(xiàn)下降沿時，同步電路輸出為高電平，I/O端的P1.0再保持1S時間的高電平，之后I/O端的P1.0為低電平，在此狀態(tài)下，放大整形后的待測信號再出現(xiàn)下降沿時，同步電路輸出為低電平。同步電路輸出高電平的時間長短為T；同步電路輸出高電平的時間內(nèi)閘門電路才有輸出，其輸出為N個計(jì)數(shù)脈沖。
參見圖4，放大整形電路1采用超寬頻帶前置放大電路形式，由隔直保護(hù)及阻抗匹配電路11、三級放大電路12、整形及電平轉(zhuǎn)換電路13為主構(gòu)成。隔直保護(hù)及阻抗匹配電路11由Q1、D1、D2、C1、C2、C3、R1、R2、R3、W1組成，三級放大電路12由Q2、2/3MC10116為主構(gòu)成，整形及電平轉(zhuǎn)換電路13由1/3 MC10116、Q3、Q4為主構(gòu)成。放大整形電路1輸入為待測信號，輸出為標(biāo)準(zhǔn)的TTL數(shù)字信號。
圖5為CPU電路軟件的工作流程圖。
權(quán)利要求1.一種等精度全自動頻率計(jì)，它由放大整形電路1、閘門電路2、計(jì)數(shù)電路3、同步電路4、計(jì)時電路5、時基電路6、CPU電路7和顯示電路8組成，其特征在于(1)同步電路4由一個JK觸發(fā)器9和一個反相器10組成，JK觸發(fā)器9的J端和K端分別與反相器10的輸入端和輸出端相連，JK觸發(fā)器9的J端與CPU電路的I/O端相連，JK觸發(fā)器9的CK端與放大整形電路1的輸出端相連，JK觸發(fā)器9的輸出端與閘門電路
2.計(jì)時電路3和CPU電路7相連；(2)放大整形電路1采用超寬頻帶前置放大整形電路形式。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種等精度全自動頻率計(jì),它由放大整形電路1、閘門電路2、計(jì)數(shù)電路3、同步電路4、計(jì)時電路5、時基電路6、CPU電路7和顯示電路8組成,同步電路4由一個JK觸發(fā)器9和一個反相器10組成,放大整形電路1采用超寬頻帶前置放大整形電路形式。能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、等精度、全自動頻率測量,具有設(shè)計(jì)巧妙、實(shí)施容易、成本低廉、測量時間短、測量精度高、測量功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),適合于各種電信號的頻率測量。
文檔編號G01R23/00GK2274348SQ9622444
公開日1998年2月11日 申請日期1996年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月21日
發(fā)明者秦石喬, 蘇勇, 鐘欽 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)