信号发生器&数字频率计(2)

15V Vi _ + -15V

V0

直流电源：先将220V交流电通过变压器变小，再通过整流，最后输出直流电给运算放大器供电。

+

_

3.2 放大整形电路

由于输入信号的幅度比较小，要测量其频率大小，首先要进行放大整形，将正弦波、三角波、方波、尖脉冲及其它各种周期性信号变换成同频方波信号。实现此功能的电路图如图2所示。信号首先经过两只二极管D1、D2进行输入嵌

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位限幅，然后通过两级三极管组成的共射级放大器进行放大，然后将放大后的信号送入CD4093施密特触发器（CD4093由四个2输入端施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发功能的2输入与非门。每个门在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V P)T和下降电压(V N)之差定义为滞后电压(△V T)。）整形，从而得到上、下沿非常陡峭的方波信号。

图 二 输入信号放大电路

3.3石英晶体振荡器

为了得到高精度、高稳定度的时基信号，需要有一个高稳定度的高频信号源。产生此时基信号的电路图如图3所示。图中Rf为反馈电阻，为门电路提供合适的工作点，使其工作在线性状态。电容C是耦合电容，石英晶体选用10MHz晶体，该电路的振荡频率为10MHz。

CS 10MHZ

0.047UF f0 G3 G1 G2 C 74LS04 Rf Rf 500 500

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图 三 石英晶体振荡器

3.4分频器及量程选择

分频器是由多级计数器构成，目的是得到不同标准的时基信号。采用4片双十进制计数器CD4518级联10Hz、1Hz的标准信号。电路图如图4所示。至于量程的选择，主要是根据输入信号频率的大小，选择不同的时基信号。对于1KHz

CD4518功能表

输出功能 输 入 CP ↑ L ↓ X ↑ H X CR EN H ↓ X ↑ L ↓ X 加记数 加记数 保持 L L L L L L H 全部为L 8

图 四 分频器及量程选择电路

3.5门控及逻辑控制电路

门控及逻辑控制电路的功能是：在时标脉冲的作用下，首先输出一个标准时间（如1s），在这个时间内，计数器记录下输入脉冲的个数；然后逻辑控制电路发出一锁存保持信号，使记录下的脉冲个数被显示一段时间，以便观察者看清并记录下来；接下来逻辑控制电路输出一清零脉冲，使计数器的原记录数据被清零，准备下次计数。如图5所示电路可实现上述功能。

Q0－稳态输入建立前 Q 的电平 /Q0－稳态输入建立前/Q 的电平

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在图5所示电路中，双JK触发器74LS107中的F1触发器用来计数门控脉冲，当Q1为高电平时被测量的脉冲就通过闸门G送入计数器。若F1的时钟CP选用周期为1s的时基信号，Q1输出门控信号的高电平宽度为1s，这时计数器记录的即是1s内的输入脉冲个数，即输入信号的频率。F2是闭锁触发器，它保证在F1形成一次门控信号后，需要间隔显示和清零两段时间后，才能再形成下一次门控信号。电路中三个单稳态触发器IC1、IC2、IC3分别决定了显示、清零及等待三阶段的时间。其中显示单稳IC1暂稳态时间的长短一般由观察者选定，本设计选在1s左右。清零单稳IC2的输出脉冲较窄，一般选择0.1s左右，供多位十进制计数器清零之用。等待单稳IC3的输出脉冲更窄，选择0.05s，它的作用是解除F2的闭锁作用，以便使F1形成新的门控信号。时基信号、门控信号及显示、清零、等待信号的时序关系图如图6所示。

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