Proiectarea unui frecvențmetru cu circuite numerice

Tema proiect si date tehnice

Tema proiect

Proiectarea unui frecventmetru numeric

Caracteristicile tehnice impuse pentru proiectarea frecventmetru numeric.

- frecventa oscilatorului: 8,1MHz;

- afisarea directa cu catod comun pe 4 cifre;

- timpul de masura Tm=1sec.

Date tehnice frecventmetru numeric

Frecventmetru numeric masoara o frecventa unui semnal de forma sinusoidala, dreptunghiulara, triunghiulara sau de forma neregulata care este periodic

Un semnal electric este periodic daca portiunui din acestea se repeta identic la intervale egale de timp. Cel mai mic astfel de interval se numeste perioada semnalului si se noteaza cu T:

u(t)=u(t+T)+u(t+nT)

numarul de perioade intr-o secunda reprezinta frecventa semnalului:

f=1/T

Unitatea de masura a perioadei este secunda iar a frecventei este herz-ul(Hz)

Masurarea numerica a frecventei se bazeaza pe numararea impulsurilor de frecventa necunoscuta in intervale de timp precise, stabile in timp si in lungime multiplu de 10 al secundei. Schema bloc a frecventmetrului numeric este prezentata in fig. 2.

Frecventmetru numeric cuprinde urmatoarele blocuri componente:

- Oscillator O (cuart 8,1MHz);

- Divizorele de frecventa Div+DD (divizor prin 81 + decadele divizare prin 10);

- Numaratorul N;

- Memoria M;

- Decodificatorul pentru 4 cifre cu BCD-7 segmente D;

- Afisorul A;

- Logica de comanda LC;

- Componentele de legatura intre blocuri:

- 1 circuit logic “SI”cu 2 intrari;

- Comutator K

Semnalul de intrare, u(fx), a carui frecventa necunoscuta (fx) se masoara, trebuie mai intai transformata intr-un semnal dreptunghiular ale carui nivele de tensiune sa corespunda cu cele ale familiei de circuite logice utilizate(TTL, CMOS, ECL, etc.) Acest lucru se realizeaza printr-un circuit de formare (Triger Schmitt – TS). Cicuitul formator este un comparator rapid cu prag variabil, reglabil din potentiometrul de „nivel” si histerezis fix. De notat ca frecventa semnalului dreptunghiular obtinut este aceasi cu a semnalului de intrare

Semnalul de la iesirea formatorului TS este aplicat este aplicat pe una din intrarile porti P(poarta SI).

Un oscilator pilotat cu cuart. O ( de obicei cu frecventa multipla de 10 ) genereaza de asemenea un semnal dreptunghiular , numit de referinta ( de valoare cunoscuta si cu stabilitate foarte buna in timp) Acesta este divizat de catre un lant de divizoare Decadice (DD). Se obtin astfel un set de frecvente de referinta neceasre pentru generarea semnalelor de poarta pe diferitele scari de masura. Aceasta selectie se realizeaza cu ajhutorul comutatorului K si reprezinta perioada de timp cat poarta P este deschisa (intrarea de jos este 1 logic) – perioadaTm in fig. 3 Deoarece semnalul obtinut din DD este egala cu durata Tm pentru obtinerea duratei stari de 1 logic egala cu Tm mai este necesar un divizor cu 2.

Pe durata Tm impulsurile de perioada Tx de pe cealalta intrare apar si la iesirea porti P deci vor exista si la intrarea de tact a numaratorului N acestea determina incrementarea continutului numaratorului N cu unitate la fiecare impuls. Dupa terminarea perioadei de masurarea Tm cand semnalul de poarta revine in 0 logic iar numaratorul nu mai numara, logica de comanada LC genereaza un impuls de incarcare cu care se memoreaza continutul numaratorului in registrul de memorare M si apoi un impuls de stergere cu care se aduce numaratorul N la 0 pentru un nou ciclu de masurare.

Astfel pana la o noua masurare, rezultatul masurari precedente este disponibil pe afisorul A. Ciclul se reia cu un nou impuls de masurare Tm

Formele de unda aferente functionari frecventmetrului sunt prezentate in fig. 3

Dupa cum se observa din fig. 3 pe durata Tm ajung la numarator un numar N de impulsuri