电测实验论文Word下载.docx
- 文档编号:16368721
- 上传时间:2022-11-23
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:499.29KB
电测实验论文Word下载.docx
《电测实验论文Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电测实验论文Word下载.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
四、闸门控制电路9
五、整体电路图9
六、整机元件清单10
第三章元件介绍10
一、74LS393T触发器的介绍10
二、555定时器的介绍12
第四章误差分析12
第五章、心得体会14
第六章、参考文献14
题目:
本设计可以使用在数模电理论课上学过或没学过的集成器件和必要的门电路构建简易频率计,用数码管显示频率计数值。
(一)初始条件:
本设计可以使用在数模电理论课上学过或没学过的集成器件和必要的门电路构建简易频率计,用数码管显示频率计数值。
(二)要求完成的主要任务:
设计一个频率计。
要求用4位7段数码管显示待测频率。
测量频率的范围:
10hz—100Mz。
测量信号类型:
正弦波和方波。
摘要:
Thisisthefrequencymeterdesign.Inthedesignprocess,allarebasedontheMultisimSimulationSoftware.Thecurriculumdesignintroducedasimplefrequencymeterdesign、itsbasicprinciples、theideasofeachunit、simulation、theworkingprincipleofthewholecircuitandthecontrollingdeviceswork.Thereisanassistantillustrationofthesimulativecircuitandwaveformgraph.Thedesignconsistsofthreeparts:
oneistheprincipleofthecircuitwhichexplainshowtorealizethetheoryofthecircuit.It’sacrucialcomponent.Second,it’stheresultsofthestimulationandtheanalysis.Thispartistoanalysiswhetherthecircuitworksnormallyasthetheorydirected,whichiseasytounderstand.Thelastoneistheperformancetest.Thispartisusedtotestwhetherthedesignisabletomeettherequirements.Thisisthesummaryofthecurriculumdesign.
第一章系统概述
一、设计方案的选择——计数式
计数法是将被测信号通过一个定时闸门加到计数器进行计数的方法。
信号的频率就是信号在单位时间内所产生的脉冲个数,其表达式为f=N/T,其中f为被测信号的频率,N为技术其所累计的脉冲个数,T为产生N个脉冲所需的时间。
技术其所记录的结果,就是被测信号的频率。
改变时间T,则可改变测量频率范围。
如在1s内记录1000个脉冲,则被测信号的频率为1000HZ。
如图1-1
图1-1
二、整体方框图及原理
由测频法构成的数字频率计的原理框图如图1-2所示
图1-2
(1)输入单元
输入单元由一个过零比较器构成。
由于输入的信号可以是正弦波,三角波。
而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波,所以需要设计一个整形电路则在测量的时候,首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。
(2)十进制电子计数器
用来进行脉冲计数。
(3)时基信号产生
时基信号由555定时器、RC组容件构成的多谐振荡器发出,其两个暂态时间分别为:
T1=0.7(R1+R2)CT2=0.7R2,重复周期为T=T1+T2,产生周期为2ms,占空比为50%的时基信号。
如果只采用一种闸门脉冲信号,则只能是1ms脉冲宽度的闸门信号,若被测信号为较高频率,计数电路的位数要很多,而且测量时间过长会带来不便,所以可将频率范围设为几档:
1Hz~999Hz档采用1s闸门脉宽;
0.01kHz~9.99kHz档采用0.1s闸门脉宽;
0.1kHz~99.9kHz档采用0.01s闸门脉宽,1kHz~100kHz采用0.001s闸门脉宽。
多谐振荡器经分频电路后,可提取因档位变化所需的闸门时间264ms、16ms、1ms。
(4)计数显示电路
在闸门电路导通的情况下,开始计数被测信号中有多少个上升沿,且此时要使数码管显示计数时的数字。
(5)控制电路
控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号。
第二章单元电路设计
一、时基电路设计
它由两部分组成:
555定时器组成的多谐振荡器(即脉冲产生电路)和由T触发器构成的分频电路。
(一)多谐振荡器
如图2-1所示,第一部分为555定时器组成的振荡器(即脉冲产生电路),要求其产生500Hz的脉冲.振荡器的频率计算公式为:
f=1.44/((R1+2*R2)*C),因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取1.804kΩ,R2取144.3kΩ,电容C、Cf取10nF.这样我们得到了比较稳定的脉冲。
图2-1
(二)分频电路
如图2-2所示,第二部分为又T触发器构成的分频电路。
使用下降沿触发的T触发器组成计数器并令T=1,使其实现反转功能;
且让低位触发器的Q端接至高位触发器的时钟输入端,当低位由1变0时,Q端的下降沿正好可以作为高位的时钟信号,从而实现分频。
时序图如图2-3。
图2-2
图2-3
二、整形电路设计
整形电路采用过零比较器,如图2-4。
其阈值电压
=0V,集成运放工作在开环状态,其输出电压为+
或-
。
当输入电压
时,
=+
,当
=-
其电压传输特性如图2-5所示。
图2-4
图2-5
因此,不论输入何种波形,经过放大整形电路后,可变成脉冲波形,该脉冲波形的周期与源输入信号的周期完全一致,利用计数器对脉冲波形的计数功能,再配合闸门信号就可测量出在时间T内通过的原信号的周期个数N。
其原理图如图2-6所示。
图2-6
三、计数显示电路设计
闸门信号与输入信号相与作为74L160D(十进制计数器)的CLOCK信号,将四片74L160D相连(即低位进位与高位CLOCK相连),构成四位十进制计数器。
再将每片74L160D的输出与74LS47D(BCD-7段译码器)输入相连,在连接上数码管。
用于将BCD码转化成数码块中的数字。
如图2-7所示。
图2-7
四、闸门控制电路
闸门控制电路用于将连续周期信号滤为一个单独的闸门信号。
其电路图如图2-8。
五、整体电路图
六、整机元件清单
元件
数量
555定时器
一片
74LS393D
3片
1KΩ
两个
74LS74D
1片
1.8KΩ
一个
74LS08D
2个
150KΩ
十个
74LS160D
4个
数码管
四个
四选一开关
1个
10nF电容
导线
若干
74LS47D
12V直流电源
运算放大器
第三章元件介绍
一、74LS393T触发器的介绍
.
二、555定时器的介绍
555定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压,当5脚悬空时,则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3,C2的反相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3,则比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC/3,则C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
它的各个引脚功能如下:
1脚:
外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。
8脚:
外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V,CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。
一般用5V。
3脚:
输出端Vo
2脚:
低触发端
6脚:
TH高触发端
4脚:
是直接清零端。
当此端接低电平,则时基电路不工作,此时不论TR、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。
5脚:
VC为控制电压端。
若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01μF电容接地,以防引入干扰。
7脚:
放电端。
该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。
在1脚接地,5脚未外接电压,两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下,555时基电路的功能表如表6—1示。
表6—1555定时器的功能表
清零端
高触发端TH
低触发端
Q
放电管T
功能
×
导通
直接清零
1
x
保持上一状态
0
1
导通截止
置1
清零
第四章误差分析
1、量化误差
被测信号与门控信号之间没有同步锁定关系,门控信号何时到来是随机的。
由图4-1可知,当门控信号来临时,在
时间内的计数脉冲a为7个,而b却为8个。
可见固定闸门时间内可能多(或少)放过一个脉冲信号,在显示器的末位将产生
误差。
称为量化误差。
它与被测信号频率的高低无关,从现实数字来看它是一个固定的绝对误差,但是这个数字所代表的量值是不同的。
最大量化误差的相对值为
图4-1
改进方法:
当
一定时,增大闸门时间T可以减少测频误差。
2、标准频率误差
由分析可知,闸门时间的相对误差为
式中,
为多谐振荡器的频率,负号表示由
引起的闸门时间的误差为
总误差为
可知,在
一定时,闸门时间选的越长,测量精度越高;
而T选定后,
越高,则
误差对测量结果的影响越小,从而提高的量精确度。
但是随着
误差的影响的减小,标准频率误差
对测量结果产生影响,并以
为极限。
第五章、心得体会
本次实习让我们体味到设计电路、连接电路、调测电路过程中的乐苦与甜。
设计是我们将来必需的技能,这次实习恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会。
在做实验前,一定要将课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则这将使你在做实验时的难度加大,浪费大量的宝贵时间.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考。
做实验时,还会遇到一些一些课本上没有的知识,这可以拓宽我们的眼界,使我们认识到这门技术在生活中的应用是那么的广泛.
通过这次测试技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.
第六章、参考文献
《数字电子技术基础》第五版阎石主编
《模拟电子技术基础》第四版童诗白华成英主编
《电子测量技术第二版林占江编著
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验 论文