想要使用万用表测量频率,可以将频率转换成电压来测量。
某些新型的指针式万用表具有频率测量功能。需要说明的是
,如果想要测量频率,必须将被测频率转换成直流电压信号
,完成频率转换。
下面我们来介绍一种频率测量方法。本方法使用一个指针式
万用表(满量程为200mV的直流毫伏表)和一个频率/电压转
换器。可疑测量10Hz~20kHz范围的频率,测量准确度可达2%
,被测频率信号有效值为50mV~10V。
一、测量原理
首先,利用频率/电压转换器把被测的频率信号转换成直流电压,然后送到2.5V电压档。
测量电路如下图所示,该电路主要包含运算放大器TL061,CMOS六反相器CD4069,CMOS定时器ICM7555.
其中IC1作为电压放大器,IC2起到整形与缓冲的作用,IC3构成频率/电压转换器。
二、元器件作用详解
输入频率信号经限流电阻R1加至IC1的同相输入端,利用IC1做开环电压放大。VD1和VD2为输入级双向限幅二极管,可将输入电压限制在0.7V左右,起到保护作用。C1为隔直电容R3和R4是偏置电阻,可将反相器F1的工作点偏置在电源电压的中点:((U+)-(U-))/2=E/2=4.5V。F1、F2起到整形作用,使放大后的信号变成沿口陡峭的矩形脉冲,以便于进行频率/电压转换。F2的输出信号经C2耦合到ICM7555的第2脚。R5和R6也是偏置电阻,因为IC3的电源取自ICL7106的U=与Ucom自己,故其第2脚的工作点是((U+)-(Ucom))/2=E/2=1.4V。
考虑到经多级放大整形后频率信号的沿口很陡,耦合电容C2仅为10pF,目的是减小时间常数。如果C2的容量过大,则读数趋于稳定的时间将大为延长。为保证频率/电压转换能持续进行,ICM7555的复位端接U+,使电路总不复位。控制电压端(第5脚)悬空不用。R7为定时电阻,C3是定时电容。ICM7555在这里做单稳态触发器使用,触发脉冲为低电平有效。ICM7555内含有两个比较器和一个RS触发器。当第2脚输入电平从负跳变到U+/3时,RS触发器翻转,OUT=1,此时U+通过R7对C3充电,当Uc3=2/3U+时,RS触发器再次翻转,OUT=1,这样每触发一次第2脚,就从第3脚输出一个正向脉冲。设高电平脉冲宽度为t(s),则:
从第3脚输出的脉冲序列通过R8,RP和R9分压,再经C4,R10,C5滤波,获得平均值电压。因为t是固定的,所以触发频率f越高,在单位时间内产生的脉冲数也越多,由此获得/U0越大。这表明/U0与f严格成正比,这就是利用ICM7555实现频率/电压转换的原理。
RP为校准电位器,调整它可使仪表直接显示出频率值。
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