简易数字频率计题解1997年B题.ppt
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1、简易数字频率计题解 ( 1997年 B 题 ),编 写 与 讲 解 人 田 良 东 南 大 学 无 线 电 系 2003年3月12日,赛 题 任 务 书 (一)任务 设计并制作一台数字显示的简易频率计。 (二)要求 1.基本要求 (1)频率测量 a.测量范围 信号:方波、正弦波 幅度:0.5V5V注 频率:1Hz1MHz b.测试误差0.1% (2)周期测量 a.测量范围 信号:方波、正弦波 幅度:0.5V5V注 频率:1Hz1MHz b.测试误差0.1%,(3) 脉冲宽度测量 a.测量范围 信号:脉冲波 幅度:0.5V5V注 脉冲宽度100s b.测试误差0.1% (4)显示器 十进制数字显
2、示,显示刷新时间110秒 连续可调,对上述三种测量功能分别采用不同颜色的 发光二极管指示。 (5)具有自校功能,时标信号频率为1MHz。 (6)自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。,2.发挥部分 (1)扩展频率测量范围为0.1Hz10MHz(信号幅度:0.5V5V注),测试误差降低为0.01%(最大闸门时间10s)。 (2)测量并显示周期脉冲信号(幅度0.5V5V注、频率1Hz1KHz)的占空比,占空比变化范围为10%90%,测试误差1%。 (3)在1Hz1MHz范围内及测试误差0.1%的条 件下,进行小信号的频率测量,提出并实现抗干 扰的措施。,题 解 部 分,1.1题目分析 1.1
3、.1设计者特定背景知识的自查与准备 1.1.2顶层要求的确认要实现的测量功能以及测量精度。即明确 “做什么”以及“做到何种程度”即质量的要求: 测量功能:测频、测周期、测脉冲宽度以及测脉冲的占空比(发挥部分)。 测频、测周期、测脉冲宽度的误差:0.1%; 测占空比的误差:1%。(发挥部分),(10-3),其次,在顶层设计中应当明确的主要技术指标: 被测信号的频率范:1Hz1MHz; 误差0.1% (基本要求); 0.1Hz10MHz,误差0.01%(发挥要求) 被测脉冲信号的宽度:100s 最大闸门时间:10s;显示刷新时间在1s10s之间连续可调 还有一些设计要求与技术指标将在设计由顶层向底
4、层过渡之中逐步予以关注和考虑。 至此,对该题“做什么”以及“做到何种程度”即质量的要求也就明确了。 下一步工作就转向分析实现该频率计的各项要求所应当采用的测量方法。,对各种数字化测频、测周法的1误差进行比较: 1.直接测量法 被测的 fx 越 低,测频1误差越大; 被测的 fx 越高,测周1误差越大; 2.直接与间接测量相结合的方法 中界频率: fm = = (1.7) p.68 当 fx fm时, 直接测频, 间接测周; 当 fx fm时, 直接测周, 间接测频. 3.多周期同步测量法( 倒数计数器法 ) 从根本上消除了1误差,实现了等精度测量,1.1.3 测量方法的分析与比较,1.1.4
5、尚未涉及的其它问题,1)脉宽测试误差的分析 被测脉宽100s,测试误差0.1%,可以达到。 2)脉冲占空比测试误差的分析 被测脉冲频率1Hz1KHz,占空比10%90%,幅度0.5V5V;要求误差1%,可以达到。 3)被测信号幅度、频率范围及输入通道放大器 自认0.02V,频率0.1Hz10MHz, 输入电阻1M 4)稳压电源的设计 估计数字电源5V,1A;模拟电源5V;615V,均为200mA,1 . 2 设 计 方 案 讨 论 1.2.1 方 案 的 选 择,1. 测量方法的选择 选用多周期同步测量法 2. 实现技术的选择 纯硬件实现法(可选的器件有通用的SSI/MSI/LSI集成电路、专
6、用集成电路、可编程逻辑器件如isPLD器件等); 纯软件实现法(可选的平台有PC机、单片机、 DSP器件等); 软硬件相结合的实现法(由、中选择与组合)。选此实现技术,1 . 3 系 统 级 和 子 系 统 级 设 计 1.3.1 系 统 级 框 图,频 率 计 的 面 板 布 置 图,1.3.2 子 系 统 级 总 体 框 图 1) 频率计子系统的划分,测量控制及 功能切换逻辑,2)各个子系统的主要技术指标及其组成,(1) 输入通道 (考虑发挥部分要求时) 带宽:010MHz; 输入电阻:1M; 增益:2/0.02=100(用TTL整形级时) (2) 多周期同步等精度测量控制及功能切换逻辑
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