简单频率计电路-模拟设计

下列简单的模拟频率计电路可用于测量正弦波或方波的频率。为了进行最佳的检测和测量，被测量的输入频率的均方根值必须至少为25 mV。

根据选择开关S1的设置，该设计促进了相对广泛的频率测量范围，从10 Hz到最大100 kHz。每个与S1 a相关的20k预设设置都可以根据需要单独调整，以获得仪表上的其他频率全量程偏转范围。

这个频率计电路的总消耗只有10毫安。

R1和C1的值决定了所使用的相关仪表的满量程偏转，并且可以根据电路中使用的仪表进行选择。通过下表可以对这些值进行相应的固定:

电路如何工作

参考简单频率计的电路图，输入端的3个bjt像电压放大器一样工作，将低压频率放大成5v的矩形波，供给IC SN74121的输入

集成电路SN74121是一个单稳态多谐振荡器，具有施密特触发输入，它允许输入频率被处理成正确尺寸的单脉冲，其平均值直接取决于输入信号的频率。

在集成电路的输出管脚处，二极管和R1、C1网络的工作原理就像一个积分器，将单稳态器件的振动输出转换成合理稳定的直流，其值与输入信号的频率成正比。

因此，当输入频率上升时，输出电压的值也成比例地上升，这可以通过仪表上相应的偏转来解释，并提供频率的直接读数。

与S1选择开关相关联的R/C组件决定单稳定的单次开/关定时，这反过来决定最适合的定时范围，以确保仪表上的匹配范围和仪表针上的最小振动。

开关的范围

• a = 10hz ~ 100hz
• b = 100赫兹至1 kHz
• c = 1 khz至10 khz
• d = 10 kHz至100 kHz

多量程精确频率计电路

上图显示了第一个频率计电路图的改进版本。TR1输入晶体管是一个结栅场效应晶体管然后是电压限制器。该概念允许仪器具有较大的输入阻抗(一兆欧范围)和抗过载的安全性。

开关组S1 b简单地将S1 a上指定的6个量程配置的ME1仪表正极端子“接地”，从而为图1注释中所述的相应量程电容器提供放电路径。也就是说，在第七个位置，仪表和预设电阻VR1围绕齐纳的D7参考二极管进行切换。

这个预设在设置过程中进行调整，以提供一个仪表满刻度的偏转，然后精确校准该具体参考水平。这一点很重要，因为齐纳二极管自身的耐受性为5%。当固定，这个校准最终是治理仪表板面板电位计VR2，提供对所有频率范围的控制。

放置在f.e.t.门上的输入频率的最高振幅被限制为±2.7V稳压二极管D1、D2与电阻R1合为一体。

在事件的输入信号高于这个值在两个极性，各自齐纳将接地过量的电压稳定到2.7 V。电容器C1便于进行一定的高频补偿。

FET被配置为一个源跟随器，源负载R4作为输入频率的同相模式工作。晶体管TR2的功能就像一个直接的平方放大器，其输出导致晶体管TR3的开关和根据前面提供的解释。

每6个频率范围的充电电容由开关组S1a确定。这些电容器必须非常稳定和高品质，如钽。

虽然在图中显示为单独的电容器，但这些电容器可以由两个并联部件组成。例如，电容器C5使用39n和8n2，总容量为47n2，而C10由100p和5-65p微调器组成。

PCB布局

上述频率计电路的PCB轨道设计和元件叠加如下图所示

使用IC 555的简易频率计

下一个模拟频率测量装置可能是最简单的，但在所附的仪表上具有相当准确的频率读数。

该仪表可以是指定的移动线圈类型，也可以是设置在5v直流范围上的数字仪表

IC 555是有线标准单稳态电路，其输出ON时间通过R3、C2分量固定。

对于输入频率的每个正半周期，单稳态打开的特定时间量由R3/C2元素决定。

部分R7, R8, C4, C5在IC的输出工作，像稳定器或积分器，使开/关单稳态脉冲是合理稳定的直流，以便仪表在不振动的情况下读取它。

这也允许输出产生一个平均的连续直流，它与T1基部输入脉冲的频率成正比。

然而，预置的R3必须针对不同的频率范围进行适当调整，以便仪表的指针相当稳定，输入频率的增加或减少会在特定的范围内引起相应数量的偏转。

IC 555模拟频率计

下图展示了555 IC的排列方式，就像一个线性比例的模拟频率计，其全尺度灵敏度为1khz。电路的电源通过一个稳定的6 V电源接收。

这个模拟频率计的输入信号可以是脉冲或方波信号的形式，峰值对峰值的限制为2伏或更高。

晶体管Q1将脉冲输入信号放大到足够高的程度以触发引脚2 ic555。在引脚3处的IC输出连接到1ma全量程偏转移动线圈M1。二极管D1在乘数电阻R5的帮助下像一个偏移抵消级一样工作。

当配置为单稳态多谐振荡器的IC 555被输入脉冲触发时，它会产生一个具有固定持续时间和振幅的脉冲。当每个脉冲包括峰值电压6伏和1ms周期，并且它以500 Hz的频率触发IC引脚#2时，在每1000毫秒的引脚#3上创建一个高逻辑500毫秒。

此外，在这段时间内评估的IC 555的平均输出值可以计算为
500毫秒/1000毫秒× 6伏= 3伏或6伏的一半。

同样，在输入频率为250 Hz的情况下，在每1000毫秒周期中创建250毫秒的高脉冲。因此，IC的平均输出电压现在等于250毫秒/ 1000毫秒× 6伏特= 1.5伏特或6伏特的1 / 4。

这表明，电路的输出电压的平均值，在一个实际的整体脉冲数量内测试，是直接比例的重复频率的单稳态多谐振荡器。我们只能得到平均或平均测量从移动线圈表。在电路图中，可以看到1ma电表与乘法器电阻R5串联在一起。该电阻R5调整仪表的灵敏度在大约3.4伏的全尺寸偏转。仪表连接起来提供多谐振荡器的平均输出值，其显示立即与输入频率成比例。

使用模拟频率计图中显示的部分值，它被配置为在1khz产生全量程偏转。为了设置电路，首先，一个1khz的方波频率应用于指示输出，并调整和固定全刻度调节电位器R7(它调节脉冲长度)，以在仪表上提供一个全刻度测量。