《电子设计》PPT课件.ppt

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1、A ADDLab电子设计电子设计A ADDLab电子设计电子设计数字数字&系统设计部分系统设计部分第二讲信号数字化测量杭州电子科技大学电子信息学院系统集成技术研究所A ADDLab电子设计电子设计A ADDLab电子设计电子设计频率测量频率测量频率计设计A ADDLab一个简单的问题：频率？A ADDLab如何测量一个TTL周期信号的频率z假定有一个0或5V的TTL信号需要测得其频率，我们将如何用电路来自动测量z根据频率的定义（每秒波形的脉冲个数）直接可以用下列方法测得频率z方法一：在一个高电平时间为1s的门控信号控制下，用计数器计脉冲个数A ADDLab方法一z对脉冲计数y使用计数器，每隔1

2、s重新计数y或者 fn/TA ADDLab电路怎么设计？A ADDLab通用中小规模数字逻辑芯片z74系列y7400、7404 TTL双极型 淘汰y74LS系列 74LS04、74LS74 低功耗肖特基y74HC系列 CMOS工艺 TTL兼容y74LVC LVTTLy74ALSz4000/4500系列yCD4069、CD4011A ADDLab军工级 中小规模逻辑器件z54系列A ADDLab器件等级（按工作温度）z商业级（民用级）y070z工业级y-40+85z军工级（航空、航天级）y-55+125A ADDLabz汽车级y工作温度范围大于工业级，小于军用级A ADDLab用74HCxx构成

3、计数电路A ADDLab计数值得到了，怎么计算？显示？z需要一个运算单元z需要一个显示器z需要一个显示驱动逻辑A ADDLab使用单片机系统A ADDLabzMCU 微控制器y就是一个CPU存储器外设I/Oy单片解决y俗称：单片机A ADDLab显示器件zLEDz数码管（由LED构成）zLCD（液晶显示器）A ADDLab针对具体要求设计z被测信号fx，是TTL数字信号，频率范围z1MHz，要求设计一个数字频率计，测量范围1MHz，误差0.1%A ADDLab分析z对于方法一，T=10s，测频误差（一个脉冲）：y1MHz时，误差y1kHz时，误差y时，误差1,即100%A ADDLab方法二z

4、测量周期Tx，然后计算：zFx1/TxzFs是一个标准信号A ADDLab分析z如果fs10MHz，误差一个fs脉冲y1MHz时，误差0.1y1kHz时，误差y时，误差A ADDLab把两者结合起来A ADDLab电子设计电子设计A ADDLab电子设计电子设计频率测量频率测量等精度频率计A ADDLab方法三：等精度测频Fs:标准频率Fx:待测信号Cnt1:计数器Cnt2:计数器DFF:D触发器fx=(N/M)fsA ADDLabTx=MTs/Nfx=(N/M)fsA ADDLab原理说明A ADDLab原理波形说明A ADDLab分析z门控信号的边沿与fx的上升沿严格对准zFs越高，相对误

5、差越小z误差几乎与fx无关A ADDLab电子设计电子设计A ADDLab电子设计电子设计相位测量相位测量数字鉴相器A ADDLab相位测量z鉴相y异或鉴相 XORz边沿鉴相A ADDLab异或鉴相A ADDLab边沿鉴相A ADDLab数字锁相环器件74HC297A ADDLab异或鉴相与边沿鉴相A ADDLab电子设计电子设计A ADDLab电子设计电子设计周期测量与脉宽测量周期测量与脉宽测量A ADDLab周期测量z方法一：2分频测脉宽z方法二：测频率，求T=1/fA ADDLab脉宽测量z脉冲计数z提高测量精度可以 多个脉冲求平均A ADDLab电子设计电子设计A ADDLab电子设计

6、电子设计测量模拟信号的时间参数测量模拟信号的时间参数信号预处理A ADDLab对模拟信号进行测频A ADDLab信号整形z模拟比较器zCMOS反相器z施密特触发器A ADDLab模拟比较器z速度z灵敏度zLM324、LM358、uA741、TL081234、OP07、OP27 zLM339、LM393 专用电压比较器z用普通运放搭建的比较器？A ADDLabCMOS反相器zCD4069z适用范围：y低速y简单整形y单门限A ADDLab施密特触发器z74HC14z迟滞比较器A ADDLabA ADDLab输入为模拟信号的频率计A ADDLab怎么提高频率计的性能？z采用高速比较器z提高信噪比z

7、提高标准信号fs的频率A ADDLab提高fs带来的影响z分立的74系列芯片的板级连线延迟与干扰z74系列的速度不够z逻辑更为复杂怎么解决？A ADDLabPLD可编程逻辑器件z主要有两类：yCPLD复杂可编程逻辑器件yFPGA现场可编程门阵列A ADDLabA ADDLab电子设计电子设计A ADDLab电子设计电子设计转速测量转速测量转速传感器A ADDLab转速测量z机械开关z光电器件z霍尔元件A ADDLab机械开关测量的等效电路原理A ADDLab光电器件z红外反射式光耦z红外发射接收对管A ADDLab霍尔元件基于霍尔效应A ADDLab霍尔效应A ADDLab霍尔元件的使用A ADDLabA ADDLabA ADDLab电子设计电子设计A ADDLab电子设计电子设计V/F转换转换一种电压测量方法A ADDLab用测频率来测量电压zV-F 压频转换zVoltage-to-Frequency Converterz举例：AD654A ADDLabA ADDLab电子网站参考Forum&BBS:网上论坛IC Search:Corp.A ADDLab设计的好帮手A ADDLab校内资源：z校内ftp：z个人课程网站:http:/