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数字频率比较器

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作者:Microchip公司 Cheri Keller,Gaurang Kavaiya 时间:2005-06-13 来源: 收藏
借助在示波器观测的Lissajous 图可以比较两个信号的频率,但这种方法不方便。而且,Lissajous图方法只适用于正弦信号。
本文所示电路(图1)是更方便的。其工作是非常简单的。当第1个输入信号的频率大于第2个输入信号的频率时,LED2点亮;在其他情况下LED1点亮。
此频率比较器在有基准在有基准振荡器时,可用于替代频率计。另外,频率比较器电路可置于振荡器中使振荡器工作如同频率计。振荡器可连接到频率比较器(见图2)。频率比较器的指示器可使用户调谐振荡器到输入信号的频率。振荡器标度可确定输入信号的频率。
器件只包含4个微电路。它可工作在任意形状的周期信号中。NAND门U1A和U1B的工作如同输入信号的模拟放大器。可调电阻R2确保门电路所必须的偏置。由于Schmitt触发器的作用,NAND门U2A和U2B转换任意开头的输入信号为脉冲信号。脉冲信号的相对脉冲周期依赖于输入信号的形状。为了消除这种依赖性,D触发器U3A和U3B分频输入信号。如图3所示,触发器输出信号脉冲宽度不依赖于它们输入信号的脉冲宽度。
此电路比较触发器U3A和U3B的输出脉冲周期。假定U3A的Q输出脉冲比U3B Q输出脉冲短(即上部通道的频率高于下部通道的频率)。在这种情况下,U3B的Q输出脉冲有时会重叠U3A的Q输出脉冲(见图3)。U3A Q输出信号的正沿使UAA Q输出为高态和U3B的Q输出使它为低态。当U3B输出脉冲宽度超过U3A输出脉冲宽度时,NAND 门U1C输出变低态。U1C输出的低电平使U2C输出为高态并点亮LED2。RS锁存器(U2C-U2D)锁存其状态直到第1个输入信号的频率小于第2个输入信号的频率为止,而U1D输出信号半变低态(频率比较器电路是完全对称的)。
分析表明:在频率比f2/f1-f2等于整数(1,2,3等)和比较信号的初始相移等于零时,频率比较器不能改变其输出状态。然而,用两个实际振荡器做实验表明:上述的理想情况绝不会发生,而频率比较器的指示是正确的。
器件的输入灵敏度是100mV
图1频率比较器电路
图2频率比较器用做频率计
图3比较器信号波形图


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