简单的频率仪表电路 - 模拟设计

以下简单的模拟频率计电路可用于测量可以是正弦波或方波的频率。要测量的输入频率必须为至少25 mV rms，以获得最佳检测和测量。

根据选择开关S1的设置，该设计有助于相对宽的频率测量范围，从10 Hz到最大100 kHz。可根据需要单独调整与S1 a相关的20 k预设设置，以获得仪表上的其他频率满刻度偏转范围。

该频率计电路的总功耗仅为10 mA。

R1和C1的值决定了所用仪表上的全垢偏转，并且可以根据电路中采用的仪表选择。可以在下表的帮助下相应地修复值：

电路的工作原理

参考简易频率计的电路图，在输入端有3个bts像电压放大器一样工作，将低压频率放大成5v矩形波，供给IC SN74121的输入端

IC SN74121是具有施密特触发输入的单稳态多谐振荡器，其允许输入频率被处理成正确尺寸的单次脉冲，其平均值直接取决于输入信号的频率。

IC输出引脚上的二极管和R1、C1网络像积分器一样工作，用于将单稳态的振动输出转换为合理稳定的DC，其值与输入信号的频率成正比。

因此，随着输入频率升高，输出电压的值也比例地上升，这被仪表上的相应偏转解释，并提供了频率的直接读取。

与S1选择开关相关联的R / C组件确定单稳态一次性开/关定时，又决定定时最合适的范围，以确保仪表和最小振动上的匹配范围和最小振动仪表针。

开关的范围

• a=10 Hz至100 Hz
• b = 100 Hz至1 kHz
• c=1 khz至10 khz
• d = 10 kHz到100 kHz

多范围精确频率计电路

上图显示了第一频率计电路图的改进版本。TR1输入晶体管为接线栅FET然后是电压限制器。这个概念允许仪器具有大的输入阻抗(1兆欧范围)和过载安全。

Switch Bank S1b简单地将正ME1仪表端子“接地”为S1a指定的6个范围配置，因此如图1所示的备注所示的相应范围冷凝器提供放电路径。如上所述，第七放置，仪表和预设电阻VR1在齐纳的D7参考二极管周围切换。

该预设在设置期间进行调整，以提供仪表满刻度偏转，然后针对特定参考水平进行精确校准。这一点很重要，因为齐纳二极管本身提供5%的公差。修复后，此校准最终由仪表板控制电位计VR2为所有频率范围提供控制。

f.e.t.栅极上的输入频率的最高振幅限制为约±2.7V（通过齐纳二极管D1和D2，连同电阻器R1。

在输入信号在两个极性中的输入信号高于该值的情况下，相应的齐纳将把过电压稳定到2.7 V.电容器C1促进某些高频补偿。

FET配置如源极跟随器，源负载R4用作输入频率的同相模式。晶体管TR2的功能类似于直接平方放大器，其输出使晶体管TR3打开，并且根据先前提供的说明。

利用开关组S1a确定每6个频率范围的充电电容器。这些电容器必须是非常稳定和高等级的，如钽。

虽然在图中指示为孤独的电容器，但是可以使用几个并联部分来组成。例如，电容器C5使用39N和8N2构建，整体容量为47N2，而C10由100P和A 5-65P的修剪器组成。

PCB布局

下图显示了上述频率计电路的PCB轨道设计和组件覆盖

使用IC555的简易频率计

下一个模拟频率测量装置可能是最简单的，但其特点是所附仪表上的频率读数相当准确。

仪表可以是指定的动圈式或设置在5 V DC范围内的数字仪表

IC 555作为标准接线单稳态电路，其输出ON时间通过R3、C2组件固定。

对于输入频率的每个正半周期，单稳态可用于由R3 / C2元素确定的特定时间。

IC工作的输出处的零件R7，R8，C4，C5，如稳定器或积分器，使ON / OFF单稳态脉冲能够为仪表具有合理稳定的DC，以便在没有振动的情况下读取它。

这也允许输出产生平均连续直流电，该直流电与T1基极馈送的输入脉冲的频率成正比。

然而，必须适当地调整预设R3，使得仪表针相当稳定，输入频率的增加或减少导致在该特定范围内比例的偏转量。

IC555模拟频率计

下图展示了555 IC的排列方式，就像一个线性尺度模拟频率计，其满量程灵敏度为1 kHz。电路的电源通过一个稳定的6v电源接收。

该模拟频率计的输入信号可以是脉冲或方波信号的形式，具有2伏或更高的峰值峰值限制。

晶体管Q1放大足够高的脉冲输入信号以触发引脚＃2 IC 555.引脚＃3的IC的输出与1 mA全刻度偏转移动线圈M1连接。二极管D1在乘法电阻器R5的帮助下工作类似于偏移取消阶段。

只要配置为单稳态多谐振荡器的IC 555被输入脉冲触发，它就会产生具有固定持续时间和振幅的脉冲。当每个脉冲包括6伏峰值电压和1毫秒周期，并以500 Hz的频率触发IC引脚2时，每1000毫秒在引脚3处产生500毫秒的高逻辑。

此外，在该时间间隔内评估的来自IC 555的输出的平均值可以计算为
500毫秒/1000毫秒x 6伏= 3伏或6伏的一半。

同样，如果输入频率为250 Hz，则会在每1000毫秒周期内产生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x 6伏=1.5伏或6伏的四分之一。

这表明，电路的平均输出电压，在实际的脉冲总数内测试，直接与单稳态多谐振荡器的重复频率成正比。我们只能从动圈式仪表得到平均或平均测量值。在电路图中，可以看到一个1ma的表与乘法器电阻R5串联。这个电阻R5在大约3.4伏特的全尺寸偏转时调整仪表的灵敏度。电表连接起来提供多谐振荡器的平均输出值，它的显示与输入频率成正比。

使用在模拟频率计图中显示的部分值，它被配置为在1 kHz产生全尺寸偏转。为了设置电路，首先，将1 kHz方波频率应用于指示的输出，并调整和固定全量程调节电位器R7(它可以调节脉冲长度)，以便在仪表上提供全量程测量。