Построение структурной, функциональной и принципиальной схемы цифрового частотомера. Измерение частоты электрических колебаний от единиц герц до 10 МГц и амплитудой от 0,15 до 10 В с ведением счета числа импульсов входного сигнала. Выбор элементной базы.
Аннотация к работе
Цифровая электроника - самое перспективное направление в современной электронике, в науке, народном хозяйстве, в учебном процессе в институтах и университетах.В настоящее время используются как цифровые, так и аналоговые методы измерения частоты. В цифровых приборах подсчитывают количество периодов измеряемой частоты за единицу времени при помощи счетчика, показания которого выводятся затем на цифровой индикатор. В аналоговой аппаратуре из сигнала измеряемой частоты сначала формируют импульсы тока или напряжения, амплитуда н форма которых неизменны, а затем измеряют постоянную составляющую тока или напряжения этих импульсов стрелочным прибором магнитоэлектрической системы. В некоторых случаях, например, при плавной подстройке частоты, следить за показаниями по цифровому частотомеру неудобно, тогда как аналоговый частотомер позволяет наблюдать динамику процесса. Так, на базе стрелочного прибора класса точности 1.0, шкала которого имеет 100 делений, можно изготовить частотомер, обладающий в диапазоне 0-10 КГЦ погрешностью измерения 100 Гц, но в диапазоне 0.10 МГЦ тот же частотомер будет иметь погрешность, уже в 1000 раз большую, т. е 100 КГЦ.Структурная схема приведена на рисунке 1 Цифровой частотомер образуют формирователь импульсов сигнала измеряемой частоты, блок образцовой частоты, электронный клапан, устройство управления, двоично-десятичный счетчик импульсов и блок цифровой индикации. В роли источника питания может выступать гальванический элемент или аккумулятор напряжением 1,5 В. С помощью преобразователя напряжения это значение повышают до 5 В (напряжение, необходимое для стабильной работы устройства). цифровой частотомер входной сигналФункциональная схема приведена на рисунке 2. В состав блока формирователя импульсного напряжения входит: входное гнездо XS1, на которе подают импульсное или переменное напряжение, частоту которого нужно измерить; резисторы R1 (ограничивает входной ток), R2, R3 (устанавливает нижний предел напряжения входного сигнала), R4; конденсаторы C1 (шунтирующий конденсатор, несколько улучшающий чувствительность устройства при измерении сигналов с высокой частотой), C2, C3 (блокирует ступень и микросхему формирователя по цепи питания); диод VD1, ограничивающий отрицательное напряжение на эмиттерном переходе транзистора VT1 и микросхема DD1 - триггер Шмитта. В блок образцовой частоты входят генератор на элементах DD2.1-DD2.3, частота импульсов которого стабилизирована кварцевым генератором ZQ1; резисторы R5, R6, R7; конденсаторы C1, C2, и семиступенный делитель частоты на микросхемах DD3-DD9.Принципиальная схема приведена на рисунке 3.Их характеристики и внешний вид приведены ниже. Их характеристики и внешний вид приведены ниже. Их характеристики и внешний вид приведены ниже. Его характеристики и внешний вид приведены ниже. Их характеристики и внешний вид приведены ниже.Проверка работоспособности устройства, пояснения и рисунки приведены ниже. Вывод 8 инвертора DD11.3 соединяется с проводником обнуления счетчиков DD12, DD14, DD16 (предварительно удаляется перемычка, которой эти входы были замкнуты на общий проводник), вход C (вывод 3) триггера DD10.1 соединяется непосредственно с выходом блока образцовой частоты (вывод 5 счетчика DD9), что равнозначно установке переключателя SA1 в положение “x1 Гц”, и одновременно с разъемом XS1. Теперь индикаторы HL1 и HL2 будут высвечивать нули, а индикатор HL3 - цифру 1 (1Гц). При соединении разъема с выходом счетчика DD8 блока образцовой частоты индикатор HL1 должен высвечивать ноль, а индикаторы HL1 и HL2 - еденицу и ноль, что соответствует числу 10 (10 Гц).В ходе данного курсового проекта был спроектирован цифровой частотомер. Прибор более компактен по сравнению с аналоговым исполнением, имеет малое энергопотребление и большую точность.
План
Содержание
Введение
1. Теоретический обзор проектируемого устройства
2. Построение структурной схемы устройства
3. Построение функциональной схемы устройства
4. Построение принципиальной схемы
5. Выбор элементной базы
6. Моделирование в САПР
Заключение
Список использованных источников
Введение
Цифровая электроника - самое перспективное направление в современной электронике, в науке, народном хозяйстве, в учебном процессе в институтах и университетах. Без нее немыслим дальнейший научно-технический прогресс.
Преимуществом цифровых устройств по сравнению с аналоговыми являются большая точность и быстрота выполнения различных операций, высокая надежность, а также малое потребление электроэнергии и минимизация размеров самих устройств, ввиду использования в них интегральных микросхем разной степени интеграции.
Целью данного курсового проекта является проектирование цифрового частотомера, позволяющего измерять частоту электрических колебаний от единиц герц до 10 МГЦ, и амплитудой от 0,15 до 10 В с ведением счета числа импульсов входного исследуемого сигнала.
Вывод
В ходе данного курсового проекта был спроектирован цифровой частотомер. Цифровой частотомер предназначем для измерения частоты переменного или импульсного напряжения. Прибор более компактен по сравнению с аналоговым исполнением, имеет малое энергопотребление и большую точность.
Были построены структурная, функциональная и принципиальная схемы, на которых было приведено описание всех блоков устройства. Был произведен выбор элементной базы Также было произведено моделирование в САПР в среде Proteus. В данной оболочке было собрано проектируемое устройство, которое при измерении необходимых характеристик показывало удовлетворительную работоспособность.
Список литературы
1. Воробьев Е.П., Сенин К.В. Интегральные микросхемы производства СССР и их зарубежные аналоги: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990. - 352 с.
2. Борисов В.Г., Партин А.С. Практикум радиолюбителя по цифровой технике. - М.: Патриот, 1991. - 144 с.