数字频率计的课程设计

数字频率计的课程设计内容摘要：

能很小，这样对于输入信号的测量就不方便了，过大可能会把器件烧毁，过小可能器件检测不到，所以在设计中采用了这个信号调理电路对输入的波形进行阻抗变换、 放大限幅和整形，信号调理部分电路具体实现电路原理图和参数如 图 1 所示 ： 图 1— 放大整形电路图 石英晶体振荡器 （ 1） 石英晶体振荡器原理 若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电场，这种现象称为压电效应。 如在极板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电场。 一般来说，这种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率则是很稳定的。 但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决定于晶片的尺寸）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此石英晶体又称为石英晶体谐振器。 （ 2） 石英晶体振荡器的电路图 石英晶体具有优越的选频性能。 将石英晶体引入普通多谐振荡器就能构成具有较高频率稳定性的石英晶体多谐振荡器。 我们知道，普通多谐振荡器是一种矩形波发生器，上电后输出频率为 的矩形波。 根据傅里叶分析理论，频率为 的矩形波可以分解成无穷多个正弦波分量，正弦波分量的频率为 （ ），如果石英晶体的串联谐振频率为 ，那么只有频率为 的正弦波分量可以通过石英晶体（第 个正弦波分量， ），形成正反馈，而其它正弦波分量无法通过石英晶体。 频率为 的正弦波分量被反相器转换成频率为 矩形波。 因为石英晶体多谐振荡器的振荡频率仅仅取决于石英晶体本身的参数，所以对石英晶体 以外的电路元件要求不高。 用反相器与石英晶体构成的振 荡电 路如 图 2 所示。 利用二 个 非 门 U1A、 U2A 自我回 馈 ，使它 们 工作在 线 性 状态 ，然后利用石英晶体 JU 来 控制振 荡频 率，同 时利用 电 容 C1 来 作 为 二 个 非 门之间 的耦合，二 个 非 门输 入和 输 出 之间 并接的 电阻R1和 R2 作 为负 反 馈组 件用，由于回 馈电阻 很小，可以近似 认为 非 门 的 输 入和 输出的 压 降相等。 电 容 C2 是 为 了防止寄生振 荡。 例如： 电 路中的石英晶振 频 率是4MHZ， 则电 路的 输 出 频 率 为 4MHZ。 图 2石英晶体振荡电路 分频器 由于石英晶体振 荡 器 产 生的 频 率很高，要得到秒 脉冲 ，就需要分 频电 路。 例如，振 荡器输 出 4MHZ 的信 号 ，通 过 D触 发 器（ 74LS74）（图 3） 进 行 4 分 频变 成 1MHZ，然后送到 10 分 频计数器（ 74LS90， 该计数器 可 以用 8421 码 制，也可以用 5421码 制）， 经过 六次 10 分 频 而 获 得 1HZ 的方波信 号 作 为秒脉冲 信 号。 图 374LS74 四分频电路 图 4分频器输出波形 闸门电路 与逻辑控制电路 （ 1） 闸门电路。