幅度频率测量电路的设计H题
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射频电路设计理论与应用答案【篇一:《射频通信电路设计》习题及解答】书使用的射频概念所指的频率范围是多少?解:本书采用的射频范围是30mhz~4ghz1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统,根据表1-1判断其工作波段,并估算相应射频信号的波长。
解:广播工作在甚高频(vhf)其波长在10~1m等1.3从成都到上海的距离约为1700km。
如果要把50hz的交流电从成都输送到上海,请问两地交流电的相位差是多少?解:8??f?3?1?0.6???4km1.4射频通信系统的主要优势是什么?解:1.射频的频率更高,可以利用更宽的频带和更高的信息容量2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小,通信设备的体积进一步减小3.射频通信可以提供更多的可用频谱,解决频率资源紧张的问题4.通信信道的间隙增大,减小信道的相互干扰等等1.5 gsm和cdma都是移动通信的标准,请写出gsm和cdma的英文全称和中文含意。
(提示:可以在互联网上搜索。
)解:gsm是global system for mobile communications的缩写,意为全球移动通信系统。
cdma英文全称是code division multiple address,意为码分多址。
???4???2?k?1020k??0.283331.6有一个c=10pf的电容器,引脚的分布电感为l=2nh。
请问当频率f为多少时,电容器开始呈现感抗。
解:?wl?f??1.125ghz2 既当f=1.125ghz0阻抗,f继续增大时,电容器呈现感抗。
1.7 一个l=10nf的电容器,引脚的分布电容为c=1pf。
请问当频率f 为多少时,电感器开始呈现容抗。
解:思路同上,当频率f小于1.59 ghz时,电感器呈现感抗。
1.8 1)试证明(1.2)式。
2)如果导体横截面为矩形,边长分别为a和b,请给出射频电阻rrf与直流电阻rdc的关系。
解:r??l?s ???l,s对于同一个导体是一个常量2s??a当直流时,横截面积dc当交流时,横截面积sac?2?a?2rdc?a??ac?a?? 661.9已知铜的电导率为?cu?6.45?10s/m,铝的电导率为?al?4.00?10s/m,金的电导率6为?au?4.85?10s/m。
2017全国大学生电子设计竞赛H 题————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:个人收集整理,勿做商业用途2017年全国大学生电子设计竞赛远程幅频特性测试仪(H题)2017年08月12日摘要本幅频特性测试装置采用STM32F407为主控芯片,通过集成DDS芯片AD9959作为信号源,实现了幅度和频率的动态可调;通过级联两块AD8367作为放大器,实现了增益0-40dB连续可调,具有较好的噪声抑制效果;通过AD8310对数检波模块,实现了不同频率信号幅度的测量,并且能够定性的绘制出幅频特性曲线.关键词:幅频特性测试装置;DDS;VGA;低噪;对数检波AbstractThe amplitude frequency characteristic test device uses STM32F407 as the main control chip, through the integrated DDS chip AD9959 as the signal source, to achieve the amplitude and frequency of the dynamic adjustable; through the cascade of two AD8367 as an amplifier, to achieve a gain of 0-40dB continuously adjustable , With good noise suppression effect; through the AD8310 logarithmic detection module, to achieve a different frequency signal amplitude measurement, and can qualitatively draw the amplitude and frequency characteristics of the curve.Keyword: amplitude frequency characteristic test device;DDS;VGA;low noise;logarithmic detection目录一.方案论证.................................................................................................................. 1.1方案比较与选择.......................................................................................... 1.2方案描述......................................................................................................二.理论分析与计算........................................................................................ 2.1DDS模块..................................................................................................... 2.2放大器模块.................................................................................................. 2.3幅值测量模块..............................................................................................2. 4 π型衰减网络三.电路与程序设计........................................................................................ 3.1电路设计...................................................................................................... 3.2程序设计........................................................................................................ 四.测试方案与测试结果 ............................................................................... 五.结论............................................................................................................................远程幅频特性测试装置(H题)一.系统方案1.方案比较与选择1)信号源模块:方案一:采用直接数字频率合成(DDS)方案。
试问(1)U a 和U b 的相对误差是多少?(2)通过测量U a 和U b 来计算R 2上电压U 2时,U 2的相对误差是多少?(3)若用该电压一直接测量R 2两端电压U 2时,U 2的相对误差是多少?题图2-12-5已知CD-4B 型超高频导纳电桥在频率高于 1.5MHz 时,测量电容的误差为:±5%(读数值)±1.5pF 。
求用该电桥分别测200pf 、30pF 、2pF 时,测量的绝对误差和相对误差。
并以所得绝对误差为例,讨论仪器误差的相对部分和绝对部分对总测量误差的影响。
2-6某单级放大器电压放大倍数的实际值为100,某次没量时测得值为95,求测量值的分贝误差。
2-7设两只电阻R 1=(150±0.6)Ω,R 2=62Ω±2%,试求此二电阻分别在串联及并联时的总阻值及其误差。
2-8用电压表和电流表测量电阻值可用下图所示的两种电路,(a )(b )题图2-2设电压表内阻为R v ,电流表内阻为R x ,试问两种电路中由于R v 和R A 的影响,被测电阻R x 的绝对误差和相对误差是多少?这两种电路分别适用于测量什么范围的阻值?2-9用电桥测电阻R x ,电路如题下图所示,电桥中R s 为标准可调电阻,利用交换R x 与R s 位REAVREVAR 1R 2R 3a b置的方法对R x 进行两次测量,试证明R x 的测量值R 1及R 2的误差△R 1及△R 2无关。
题图2-32-10用某电桥测电阻,当电阻的实际值为102Ω时测得值为100Ω,同时读数还有一定的分散性,在读数为100Ω附近标准偏差为0.5Ω,若用该电桥测出6个测得值为100Ω的电阻串联起来,问总电阻的确定性系统误差和标准偏差各是多少?系统误差和标准偏差的合成方法有何区别?2-11具有均匀分布的测量数据,(1)当置倍概率为100%时若它的置信区间为[M(x)-C δ(x)],M(x)+C δ(x)],问这里C 应取多大?(2)若取置信区间为[M(x)-2δ(x)], M(x)+2δ(x)],问置信概率为多大?2-12对某信号源的输出电压频率进行8次测量,数据如下(单位Hz ):1000.82,1000.79,1000.85,1000.84,1000.78,1000.91,1000.76,1000.82 (1)试求其有限次测量的数学期望与标准差的估计值。
频率检测电路By Linux1s1s@ 一:题目要求设计频率测量电路,满足以下指标:①:测量频率范围:10Hz----10KHz;②:精度要求:0.1%二:设计方案设计系统框图如下所示:三:硬件电路图①1KHz低通滤波器1KHz低通滤波器②1KHz高通滤波器1KHz高通滤波器③放大整形电路结构如下:放大整形电路被测信号由三极管电阻组成的网络进行放大,由555组成的施密特触发器对其进行整形,变成矩形脉冲。
④阀门电路结构阀门电路仅当F0为高电平时,闸门才打开,允许被测信号通过,因为当F0为0时,闸门输出就为1。
⑤计数器电路计数器电路四:软件设计用MCS-51单片机测量频率的定时计数程序:MOV R2 , # 01H ;定时1个0.1秒ANL TMOD , # 0FH ;设置T0定时T1计数ORL TMOD , # 51HMOV TH0 , # 38H ;置定时器初值MOV TL0 , # 00HMOV TH1 , # 00H ;置计数器初值MOV TL1 , # 00HSETB TR0 ;启动定时SETB TR1 ;启动计数XX: JBC TF0 , LOOP ;定时溢出则转移SJMP XX ;否则继续查询LOOP: MOV TH0 , # 38H ;置定时初值MOV TL0 , # 00HDJNZ R2 , XX ;R2不等于0则转移CLR TR1 ;停止计数五:小结以上电路主要分为两个部分,首先将10Hz到10KHZ信号进行滤波处理,因为在保证精度的情况下只能将此频率信号进行分离,分成10Hz到1KHz和1KHz到10KHz两部分,然后将此两部分频率分别采用不同的方法进行测量,对于低频部分宜采用周期测量法,而对于高频部分宜采用计数测量法,将硬件部分按照原理框图连接,并对8031设计相应的程序,即可实现由10Hz到10KHz频率测量,并且可以保证精度0.1%。
第十届蓝桥杯单片机设计与开发项目省赛第一部分客观试题(30分)1)如下图朋示的电路图・若二段管的异通唱压为0.7V∙可求得输出电压VO为()•TV:H)K柿_叶------------------“| --------------------------A. 9VB. 0. 7VC. 6. 7VD. 0. 35V2)当MCS-51 M片机扩展外部存储覆时.P2 口可作为(〉・A. 8位数据输入口B.8位数据输出口C.输出离8位地址D.输出低8位地址3) IAP15F2K61S2住片机内祁有()个定时/计數JS・工作模式最少的是定时舉()•A.3,定时尋0B.3.定时舉2C.4,定时君1D.4.定时舉24)某存借翼芯片的地址践为12根.ft⅛⅛16抿・它的存⅛⅛t为()•A. IKBB. 2KBC. 4KBD. 8KB5)将三角液转换为矩形波.需选用<).A.多谐振跻器B.双檎态尅发幕C.单穩态址发ISD.施密转触发霍6)在I AP15F2K61S2 <片机中・下列崙存認与定时器工作模式配置无关的是()・Λ. AUXR B. SCONC. TCoND. PeON7)放大雯蜃在员載开路时的输出电压为0.4V∙多入3K的唱阻负載后,输出的电压琛为0.3V.則该放大电路的输出电阻为().A. IOKB. 2KD. IKC. 3K1/28) 某放大电路中後用的三段管的段限歩数为Pal = 100πιW, I ai = 20mA ・U ιw >□β = 15V.以下娜些V 况下.三极管不能正常工作(九 A.Ua = 3V, I C = 15mA B. Ua = 2V, I C = 40mA C-U a = 6V, I C = 20mAD.U a = 9V, I C = IOnlA9) 电路如下图所示,输入电压Ul=O. 4V f U2=0.8V.计算输出电压UO 的值为()•B.-1.2V D.-1.8V10)下列说法中正确的是()•A. IAP15F2K61S2电片机可以⅛⅛⅛ 口实¾⅛⅛仿真功能•B. 皐片机竟赛板在IO 和MM 穫式下・均可实现对数码餐和LED 指示灯的分别操作. 互不形响.C. 对DS1302进行皑字节写按作时,数⅛⅛B7<+⅛ SCLK 下呀沿写入DS1302・D. I2C 总践的启动倍号和停止%号.只馳比主奏件;攵点,A. 1.2V C.-6V第十届蓝桥杯单片机设计与开发项目省赛第二部分程序设计试题(70分)1、基本要求1. 】使用大赛组姿会提供的国信长天单片机竟赛实训平台,完成本试题的程序设计与调试。
实验9 RLC 电路的稳态特性(补充资料) 【实验内容】——(补充内容)1.RLC 串联电路幅频特性的测定测量幅频特性的电路如图1所示,元件取R=10Ω,C ≈0.010μF 、L ≈10mH ,在九孔万能板上连接测量电路(画出测量电路图)。
示波器CH1通道测量信号源“A ”(或“50Ω”)接口输出的正弦信号电压U S ,用示波器的CH2通道测出频率f 从10KH Z 到20KH Z 变化约11~15个值时电阻R 两端的峰峰电压值U R P-P ;注意:每次调好f 后,要调信号源的“幅度”调节旋钮,使示波器的显示“信号源输出波形”通道的波形峰峰电压为U S P-P =1.00V (保持不变),然后才能测量U R P-P 。
列表记录各f 点对应的测量数据U R P-P 和计算数据I P-P 。
根据谐振频率f 0的实验值f 0实和计算值f 0理,求出谐振频率的相对误差E f 0 。
(必做内容) 在坐标纸上,绘制RLC 回路的幅频特性曲线I —f 图。
在图线上,分别标出谐振频率的实验值f 0实和通频带宽f 1、f'2频率;计算RLC 回路的通频带∆f 0.7 = f'2- f 1 和品质因数Q =f 0实/ ∆f 0.7。
(必做内容)(选做内容)将电阻元件改为R= 51Ω,测量各f 对应的U R P-P 、I P-P 的测量数据。
在上面内容的同一张坐标纸上,另绘制R= 51Ω时的RLC 回路的幅频特性曲线。
2.RLC 串联电路相频特性的测定 (必做内容)取R =10Ω,f 从13KH Z 到19KH Z 变化约11个值,用双踪示波器同时测量U S 与U R 两波形之间的相位差∆t 。
列表记录f 、∆t 的测量数据,求出各测量点的ϕ 。
绘制RLC 回路的相频特性曲线ϕ — f 图。
3.品质因数Q 的测定 (选做加分内容)品质因数Q 的测量电路如图2所示,按图连接电路(画出测量电路图),调节信号源的正弦信号频率为RLC 回路的谐振频率f 0,取信号源输出峰峰电压U S =1.00V ,R =10Ω,测出谐振时电容两端电压U C0,求出RLC 回路的品质因数Q (= U C0/ U S )。
幅度与相位练习题一、简答题1. 简述幅度和相位在信号中的含义和作用。
答:在信号处理中,幅度指的是信号的振幅大小或能量大小,代表了信号的强度或大小。
相位指的是信号的起始点或波形的偏移情况,代表了信号的相对位置或偏移情况。
幅度和相位是信号的基本特征,对于信号的分析和处理至关重要。
幅度可以反映信号的强弱,用于衡量信号的能量大小或振幅大小;相位可以表现信号波形的起始点或偏移情况,用于描述信号的相对位置。
在信号传输和信号处理中,通过对幅度和相位的测量和调整,可以实现信号的增强、滤波、合成等操作,从而达到更好的信号质量和效果。
2. 幅度和相位之间有何关系?请给出具体的计算公式。
答:幅度和相位之间是存在关系的。
对于一个周期性信号,可以通过傅里叶变换将信号分解为若干个频率分量,每个频率分量都有对应的幅度和相位。
这两者之间的关系可以用三角函数的形式表示。
设一个周期性信号为:f(t) = A*cos(ωt + φ)其中,A为幅度,ω为角频率,t为时间,φ为相位。
根据三角函数的性质,可以将上述信号拆解为:f(t) = A*cos(ωt)*cos(φ) - A*sin(ωt)*sin(φ)从中可以看出,A*cos(φ)为幅度,A*sin(φ)为相位。
所以,幅度和相位之间的关系可以用公式表示为:A = sqrt(A1^2 + A2^2),φ = atan2(A2, A1)其中,A1为幅度的实部部分,A2为幅度的虚部部分,sqrt表示平方根,atan2表示反正切函数。
二、计算题现有一个周期性信号f(t)=10*cos(2πt + π/4),请完成以下计算:1. 计算信号的幅度A和相位φ。
答:根据给出的信号表达式,可以看出信号的幅度A为10,相位φ为π/4。
2. 调整信号的幅度为20,计算调整后的信号表达式。
答:调整后的信号的幅度为20,相位保持不变。
调整后的信号表达式为f(t)=20*cos(2πt + π/4)。
3. 调整信号的相位为π/2,计算调整后的信号表达式。
模拟电子技术习题答案电工电子教学部2012.2、填空题:I. 自然界的各种物理量必须首先经过 传感器 将非电量转换为电量,即 电信号 。
2•信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的频谱 。
3. 通过傅立叶变换可以实现信号从 时域 到频域的变换。
4. 各种信号各频率分量的 振幅 随角频率变化的分布,称为该信号的幅度频谱。
5. 各种信号各频率分量的 相位随角频率变化的分布,称为该信号的相位频谱。
6. 周期信号的频谱都由 直流分量、基波分量以及无穷多项高次谐波分量组成。
7. 在时间上和幅值上均是连续的信号 称为模拟信号。
8.在时间上和幅值上均是离散的信号称为数字信号。
9. 放大电路分为 电压放大电路 、电流放大电路、互阻放大电路 以及 互导放大电路四类。
10. 输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真 等主要性能指标是衡量放大电路的标准。
II. 放大电路的增益实际上反映了 电路在输入信号控制下,将供电电源能量转换为信号能量的能力。
12. 放大电路的电压增益和电流增益在工程上常用“分贝”表示,其表达式分别是电压增益 =20lgA v dB 、电流增益 =20lgA i dB 。
13. 放大电路的频率响应指的是,在输入正弦信号情况下,输出随 输入信号频率连续变化的稳态响应。
14.幅频响应是指 电压增益的模与角频率 之间的关系。
15. 相频响应是指 放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率_______ 之间的关系 。
10pA 时,输出为500mV ,它的增益是多少?属于哪一类放大电 路? 三、某电唱机拾音头内阻为 1M Q ,输出电压为1V (有效值),如果直接将它与10Q 扬声器 连接,扬声器上的电压为多少?如果在拾音头与扬声器之间接入一个放大电路, 它的输入电阻R i =1M Q ,输出电阻R o =10 Q,电压增益为1,试求这时扬声器上的电压。
该放大电路使用 哪一类电路模型最方便?解:直接将它与10Q 扬声器连接,扬声器上的电压V =10 QOVsz 10 Q X1V=10iV o.61 M Q +10 Q10 Q第一章绪论、某放大电路输入信号为 解:A rV 。
高频课程设计实验指导书实验题目:小功率调幅发射机的安装与调试一、实验目的和意义1)熟悉实验调幅电路原理,掌握常用仪器使用;2)熟悉并测试电路元件参数,掌握测试方法;3)熟悉印刷版与电路、元件的对应关系;4)掌握电路焊接、调试技术;5)掌握电路测试方法、并记录参数。
6)与理论设计相结合,验证设计结果。
7)培养学生综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。
8)通过一套完整的调幅发射系统设计、安装和调试,提高学生的综合素质和科学试验能力。
二、实验仪器设备1)双踪示波器,数字频率计,数字信号源,数字万用表,双路稳压电源等仪器各一台。
2)电烙铁,镊子,钳子,螺丝刀等工具一套。
3)调幅发射机实验板,套件,天线,焊锡,漆包线等。
三、实验原理及实验步骤3.1 实验电路框图图 1 调幅发射机组成框图3.2 实验步骤1.焊接调试振荡电路(图2),使输出电压幅度和频率连续可调,尽量减小波形失真。
说明:载波振荡器采用并联型晶体振荡器,产生频率为6MHz的正弦信号作为载波。
本电路中,三极管的型号为9018,电阻R1和电位器RP0为三极管T1提供基极偏置,调整RP0可以改变三极管T1的基极电压,从而可以调整三极管的静态工作点,改变载波信号的振幅。
振荡电路的负载为射极跟随器的输入电阻,射极跟随器作为振荡器与下一级的隔离级,用于减少两级振荡产生的影响,具有输入电阻大、输出电阻小的特点,带负载能力很强。
RP2作为分压电阻将电压输出到调制端,通过改变RP2可以调节载波信号的幅度。
载波信号容易受到电源中杂波信号的影响,在电源和载波回路之间必须接入高频滤波电容滤除杂波。
测量时可以在B点接入示波器通过观察示波器的波形来检查是否起振。
调试步骤:测量前要先连接电路,检查无误后接通直流电源。
用万用表测量三极管电压,调节RP0,使基极电压为6V。
测量载波信号时将测试B点接入示波器,若没有出现波形可调节滑动变阻器RP0,直至出现频率为6MHz的正弦波信号,若仍没有波形,要再仔细检查每一个焊点。
目录1 技术要求及系统结构 (1)1.1技术要求 (1)1.2系统结构 (1)2设计方案及工作原理 (2)2.1 算法设计 (2)2.2 工作原理 (3)3组成电路设计及其原理 (6)3.1时基电路设计及其工作原理 (6)3.2闸门电路设计 (7)3.3控制电路设计 (8)3.4小数点控制电路 (9)3.5整体电路 (10)3.6 元件清单 (10)4设计总结 (11)参考文献 (11)附录1 (12)附录2 (17)摘要简易数字频率计是一种用四位十进制数字显示被测信号频率(1Hz—100KHz)的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦波,方波,三角波信号,有四个档位(×1,×10,×100,×1000),并能使用数码管显示被测信号数据,本课程设计讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分,记述了在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及在设计过程中的分析,以确保设计出的频率计成功测量被测信号。
关键词:简易数字频率计十进制信号频率数码管工作原理1技术要求及结构本设计可以采用中、小规模集成芯片设计制作一个具有下列功能的数字频率测量仪。
1.1技术要求⑴要求测量频率范围1Hz-100KHz,量程分为4档,即×1、×10、×100、×1000。
⑵要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。
⑶要求测试结果用数码管表示出来,显示方式为4位十进制。
1.2 系统结构数字频率计的整体结构要求如图1-1所示。
图中被测信号为外部信号,送入测量电路进行处理、测量,档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽,若测量频率则进一步选择档位。
图1-1 数字频率计系统结构框图2 设计方案及工作原理2.1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。
可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。
图2-2是根据算法构建的方框图。
电路实验报告思考题答案【篇一:线性电子电路实验思考题答案】t>实验一常用电子仪器的使用1.什么是电压有效值?什么是电压峰值?常用交流电压表的电压测量值和示波器的电压直接测量值有什么不同?答:电压峰值是该波形中点到最高或最低之间的电压值;电压有效值等于它的瞬时值的平方在一个周期内积分的平均值再取平方根。
常用交流电压表的电压测量值一般都为有效值,而示波器的电压直接测量都为峰值。
2.用示波器测量交流信号的幅值和频率,如何尽可能提高测量精度?答:幅值的测量:y轴灵敏度微调旋钮置于校准位置,y轴灵敏度开关置于合适的位置即整个波形在显示屏的y轴上尽可能大地显示,但不能超出显示屏指示线外。
频率测量:扫描微调旋钮置于校准位置,扫描开关处于合适位置即使整个波形在x轴上所占的格数尽可能接近10格(但不能大于10格)。
实验二晶体管主要参数及特性曲线的测试二极管的工作极限电流时就会使二极管损坏。
2.用mf500ha型万用表的不同量程测量同一只二极管的正向电阻值,其结果不同,为什么?入特性曲线为一条非线性曲线。
用mf500ha型万用表测量二极管的正向电阻值的等效电路如右图所示,当量程小时,ro的阻值小,流过二极大,流过二极管的电流变小,其所测的阻值变大。
实验三单级低频放大器的设计、安装和调试1.rc和rl的变化对静态工作点有否影响?答:rc的变化会影响静态工作点,如其它参数不变,则rc↑==vce↓。
rl的变化对静态工作点无影响,原因是c2的隔直作用。
2.rc和rl的变化对放大器的电压增益有何影响????rl 答:本实验电路中au?,rl′= rc // rl ,rl′增加时,∣au∣的值变大,反之rbe则减小。
3.放大器的上、下偏置电阻rb1和rb2若取得过小,将对放大器的静态和动态指标产生什么影响?答:上、下偏置电阻rb1和rb2取得很小时,静态稳定性提高,但静态功耗大增而浪费能源,而且还会使放大器的输入动态电阻减小以致信号分流过大。
一、概述在现代社会中,随着电子工业的发展,能够精确测量各种设备仪器中电路的频率、电压、电流等参数已越来越重要。
频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此频率的测量就显得更为重要。
传统的频率计通采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成,产品不但体积较大,运行速度慢,而且测量低频信号时不宜直接使用。
MCS—51系列单片机具有体积小,功能强,性价比比较高等特点,因此被广泛应用于工业控制和智能化仪器,仪表等领域。
此设计用四片74LS161设计一个16位的二进制计数器。
利用单片机的定时功能,在单位时间读取计数器的计数值从而计算出信号的频率,并通过六位动态数码管显示出来。
二、方案论证频率计是一种测量信号频率的仪器,在教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等领域都有较广泛的应用。
随着单片机技术的不断发展,单片机能实现更加灵活的逻辑控制功能,具有很强的数据处理能力,可以用单片机通过软件设计直接用十进制数字显示被测信号频率,能克服传统频率计结构复杂、稳定性差、精度不高的弊端,而且频率计性能也将大幅提高。
此频率计的基本原理首先用四片74LS161设计一个16位的二进制计数器,利用单片机的定时功能,在单位时间读取计数器的计数值从而计算出信号的频率,通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数,此时我们称闸门时间为1秒。
闸门时间也可以大于或小于一秒。
闸门时间越长,得到的频率值就越准确,但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。
闸门时间越短,测的频率值刷新就越快,但测得的频率精度就受影响。
我们用100ms设定为闸门时间,数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,如配以适当的传感器,可以对多种物理量进行测试,比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。
因此,数字频率计是一种应用很广泛的仪器。
有以下几种方案可供选择:方案一:其工作原理如图l所示。
该方法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数,其好处是设计出的频率计系统结构和程序编写简单,成本低廉,不需要外部计数器,直接利用所给的单片机最小系统就可以实现。
3.3 已知可变频率振荡器频率f 1=2.4996~4.5000MHz ,固定频率振荡器频率f 2=2.5MHz ,若以f 1和f 2构成一差频式信号发生器,试求其频率覆盖系数,若直接以f 1构成一信号发生器,其频率覆盖系数又为多少? 解:因为差频式信号发生器f 0= f 1-f 2所以输出频率范围为:400Hz ~2.0000MHz频率覆盖系数301055000Hz400MHz0000.2⨯===k如果直接以f 1构成一信号发生器,则其频率覆盖系数8.1.4996MHz2MHz5000.40≈='k3.4 简述高频信号发生器主要组成结构,并说明各组成部分的作用? 答:高频信号发生器主要组成结构图如下图所示:(1)主振级产生具有一定工作频率范围的正弦信号,是信号发生器的核心。
(2)缓冲级主要起阻抗变换作用,用来隔离调制级对主振级可能产生的不良影响,以保证主振级工作的稳定。
(3)调制级主要进行幅度调制和放大后输出,并保证一定的输出电平调节和输出阻抗。
(4)输出级进一步控制输出电压的幅度,使最小输出电压达到μV 数量级。
3.5 要求某高频信号发生器的输出频率f =8~60MHz ,已知其可变电容器的电容C 的变化范围为50pF~200pF ,请问该如何进行波段划分,且每个波段对应的电感应为多大?解:2502002121minmax maxmin min max ===C CLC LC f f k ==ππ 而5.7Hz80MHz6==∑k ,n k k =∑ 高频信号发生器原理框图输出443.3255.0875.08.1lg 5.7lg 9.0lg lg ≈====∑k k n由MHz 8pF2002121maxmin ==L LC f ππ=,所以H 979.10μ=L相邻波段的电感值满足:21k L L nn =-,所以可以计算得出 H 495.01μ=L H 124.02μ=L H 031.01μ=L3.8 简述各种类型的信号发生器的主振器的组成,并比较各自特点。
题目01 多路数据采集系统一、设计任务设计一个八路数据采集系统,系统原理框图如下:主控器能对50米以外的各路数据,通过串行传输线(实验中用1米线代替)进行采集的显示和显示。
具体设计任务是:(1)现场模拟信号产生器。
(2)八路数据采集器。
(3)主控器。
二、设计规定1.基本规定(1)现场模拟信号产生器:自制一正弦波信号发生器,运用可变电阻改变振荡频率,使频率在200Hz~2kHz范围变化,再经频率电压变换后输出相应1~5V直流电压(200Hz相应1V,2kHz相应5V)。
(2)八路数据采集器:数据采集器第1路输入自制1~5V直流电压,第2~7路分别输入来自直流源的5,4,3,2,1,0V直流电压(各路输入可由分压器产生,不规定精度),第8路备用。
将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号,再经并/串变换电路,用串行码送入传输线路。
(3)主控器:主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。
采集方式涉及循环采集(即1路、2路……8路、……1路)和选择采集(任选一路)二种方式。
显示部分能同时显示地址和相应的数据。
2.发挥部分(1)运用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系;(2)尽也许减少传输线数目;(3)其它功能的改善(例如:增长传输距离,改善显示功能)。
三、评分意见项目得分基本规定方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30 实际完毕情况50 总结报告20发挥部分完毕第一项15 完毕第二项15 完毕第三项10题目02 实用低频功率放大器一、任务设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。
其原理示意图如下:二、规定1.基本规定(1)在放大通道的正弦信号输入电压幅度为(5~700)mV,等效负载电阻RL为8Ω下,放大通道应满足:①额定输出功率POR≥10W;②带宽BW≥(50~10000)Hz;③在POR下和BW内的非线性失真系数≤3%;④在POR下的效率≥55%;⑤在前置放大级输入端交流短接到地时,RL=8Ω上的交流声功率≤10mW。
电子测量习题(蒋焕文)2-1用题2-1图中(a)、(b )两种电路测量电阻0x R ,若电压表的内阻为V R ,电流表的内阻为I R2-2已知CD-4B 型超高频导纳电桥在频率高于1.5MHz 时,测量电容的误差为±5%(读数值)±1.5PF求用该电桥分别测200 PF 、30 PF 、2 PF 时,测量的绝对误差和相对误差。
并以所得绝对误差为例,讨论仪器的相对部分和绝对部分对总测量误差的影响。
2-3被测电压的实际值在10V 左右,现有150V 、0.5级和蔼5V 、1.5级两块电压表,选择哪块表更合适?2-4什么是测量的系统误差和随机误差?各举一个具体实例说明。
求)(x f M 和)(x f σ。
2-6用电桥测一批50mH 左右的电感,由于随机误差的影响,对每个电感的测量值均在L 0±0.8mH 的范围内变化。
若希测量的值的不确定范围减小到0.3mH 以内,又没有更精密的仪器,问可采用什么方法?2-7置信概率和置信区间查表练习(1)[例6]中置信区间改为X 0±1.5σ(X)、X 0±2.5σ(X)、及X 0±3.5σ(X)时的置信概率为多少?(2)[例7]中改为测量值出现在9.5V-10.5V 之间的置信概率。
(3)[例]中若要求置信概率为90%,求置信区间。
2-8设题2-5中不存在系统误差,在要求置信概率为99%的情况下,估计出频率的真值应在什么范围内?2-9具有均匀分布测量数据,(1)当置信概率为100%时,若它的置信区间为[M (X )—C σ(X),M (X )+C σ(X)],问这里C 应取多大?(2)若取置信区间为[M (X )—2σ(X),M (X )+2σ(X)],问置信概率为多大? 题的情况下应采用哪种准则。
2-11对某信号源的输出频率fx 进行了十次等精度测量,结果为110.105,110.090,110.090,110.070,110.060,110.050,110.040,110.030,110.035,110.030(KHz ) 试用马利科夫及阿卑—赫梅特判据判别是否存在变值戏差。
频率检测电路图【频率检测电路】
频率检测电路
ByLinux1s1s@
一:题目要求
设计频率测量电路,满足以下指标:
①:测量频率范围:10Hz----10KHz;
②:精度要求:0.1%
设计系统框图如下所示:
三:硬件电路图
①1KHz低通滤波器
1KHz低通滤波器
②1KHz高通滤波器
1KHz高通滤波器
③放大整形电路结构如下:
放大整形电路
④阀门电路结构
阀门电路
仅当F0为高电平时,闸门才打开,允许被测信号通过,因为当F0为0时,闸门输出就为1。
⑤计数器电路
计数器电路
四:软件设计
用MCS-51单片机测量频率的定时计数程序:MOVR2,#01H;定时1个0.1秒ANLTMOD,#0FH;设置T0定时T1计数ORLTMOD,#51H
MOVTH0,#38H;置定时器初值
MOVTL0,#00H
MOVTH1,#00H;置计数器初值
MOVTL1,#00H
SETBTR0;启动定时
SETBTR1;启动计数
XX:JBCTF0,LOOP;定时溢出则转移SJMPXX;否则继续查询
LOOP:MOVTH0,#38H;置定时初值
MOVTL0,#00H
DJNZR2,XX;R2不等于0则转移
CLRTR1;停止计数
五:小结。
幅度频率测量电路的设计(H 题)
一、 系统方案:
用单片机实现。
目前单片机种类很多,单片机功能越来越强,根据设计要求选用TI 公司的MSP430单片机,该芯片内含2个16为定时/计数器,能最大限度的简化频率计外围器件。
MSP430还有全功能串行口、程序存储器等,因此该方案具有硬件构成简单、功能灵活、易于修改等有点。
图1(系统框图) 如图1所示,被测正弦波信号经过放大整形电路,得到方波信号;在通过MSP430G2553单片机进行定时Ts 内产生方波N 个(又f=N/T ),从而达到测频的目的与要求,最后在数码管上显示频率值。
幅度频率测量电路设计任务方框图:
图2(系统框图) 二、单元电路设计
2.1.波形变换电路
采用过零比较器进行波形变换。
将输入的正弦波变换为同频率的方波信号。
电路简单可以同时满足0.5V 和5V 的幅值信号输入
且转换出来的方波波形完全不失真,输出电压为3.2V 可调改变负载电阻即可。
如附件图2所示,是用LMV393比较器组成的过零比较器。
因为这款芯片属于
TI 公司的,所以是首选。
还有就是对这款芯片进行测试测试。
当输入1Hz-10MHz 时,输入方波很稳定。
幅度测量电路:
幅度测量电路利用幅频转换电路,将幅度转换为频率进行测量,主要利用AD820芯片、AD654芯片完成。
电路框图如图l 所示。
带通滤波器 幅度—频率测量电路 显示
正弦信号产生器
信号输
放大 整形 电路 MSP430G2553控制电路 显示
输入 信号
图1幅频转换电路框图AD820[1】是单双电源、低功耗、精密场效应输人的运算放大器,采用双电源工作时,它的输出电压能够达到电源的正负电源电压。
设计中考虑到由于运算放大
器AD820输入级采用N沟道的场效应晶体管,在正常工作时,输入电流是负的,如果输入端电压大于(V。
一0.4V),则使器件内部结点变成正向偏置,输入电流方向相反。
为了防止产生这种现象,设计时在输入端串联一个电阻(典型值在1kQ~10kfl 之间),但此电阻也会产生噪声电压,影响测量的精度。
在本设计中选用了500电阻。
同时,该电阻还能起限流作用,防止输入电压大于(V。
+0.4V)时,运算放大器由于输入电流过大而损坏器件。
在本设计中采用单电源工作模式,运算放大器的输人端也允许输入负电压信号,而不损坏器件。
AD654[2J芯片是一种低成本电压频率(V/F)转换器芯片,使用时只需~个RC网络,即可构成应用电路。
电路设计中通过AD654的6、7脚之间的电容C1,AD820正向输入端3脚的串联电阻Rl和RRPl来调节电压与频率的关系,参见图1。
RRPl是可调的滑动变
阻器,通过调节其值的变化来调节电压与频率的关系,其转换关系如式(1)所示。
如=Ui[10×Cl×(Rl+RRPI)J
设计选用R1_200l①,Rp,pl=500Q,Cl=1nF,幅度与频率的关系约为fo=Ui/(2×103)(knz)。
所以最后由数码管频率的显示值可以很方便地得出幅度值。
频率测量电路:
本设计对正弦波频率的测量选用了计数法中的电子计数式的测量方式[3|。
原理是根据频率的定义:周期信号在单位时间内变化的次数,即若在一定的时间间隔T内记录这个周期性信号的重复变化次数为J7、r,则其频率可表示为F=N/T。
其测量的原理框图下图2所示。
图2测量正弦频率的原理框图
本设计中选用的单片机是ATMEL 公司的AT89C51芯片[4l ,它的突出特点是Flash 程序存储器。
它的主要功能如下:
(1)具有4KB 的程序存储器、128字节的片内数据
存储器。
(2)工作频率在33MI-Iz 、静态操作在0.24MHz 、
工作电压在4.0V ~6.0V 之间。
(3)有两个16位的定时/计数器、可编程UART 通道1个。
(4)一个全双工的异步串行口、32根双向和可单独寻址的I /O 线。
(5)有5个中断源、两个中断优先级、有片内时钟振荡器、有布尔处理能力。
对单片机的程序编制采用汇编语言,是通过Keil 编程软件编制、测试完成的,主要包括定时、存储、数值转换、数据显示几个部分。
其中对小于lkHz 的频率 带通滤波器:
对于低通滤波器的设计,电容一般选取1000pF ,对于高通滤波器的设计,电容一般选取0.1uF ,然后根据公式R=1/2Πfc 计算得出与电容相组合的电阻值,即得到此图中R2、R6和R7,为了消除运放的失调电流造成的误差,尽量是运放同相输入端与反向输入端对地的直流电阻基本相等,同时巴特沃斯滤波器阶数与增益有一定的关系(见表1),根据这两个条件可以列出两个等式:
30=R4*R5/(R4+R5),R5=R4(A-1),36=R8*R9/(R8+R9),R8=R9(A-1)由此可以解出R4、R5、R8、R9,原则是根据现实情况稍调整电阻值保持在一定限度内即可,不要相差太大,注意频率不要超过运放的标定频率。
三、理论分析与计算
3.1.误差计算
本设计采用组合测频法,其误差主要来自于计数误差,测周法及测频法
对测频的影响分析如下:
⑴测频法计数误差分析:设被测信号的频率0f ,时间τ内检测到N 个周期信号,则τN f =0(3-1) 计数误差对测频误差的影响可由对(2-1)式求N 的微分得出
N dN
f df x x =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=11δ (3-2)
由产生计数误差的原因可知,对于N dN 部分,无论计时时间长短,计数法测频总存在1个单位的量化误差,即计数误差dN 为±1,所以N 11±=δ(3-3)又因为τx f N =,所以τ
δx f 11±=因为根据题目要求测1Hz-1MHz 频的正弦波,误差要求小于0.1%。
而当我们输入1000Hz 以上频率时,采用直接测频法,误差就会大于0.1%。
所以要用测周期法来间接得出频率。
⑵测周期时计数误差的影响:用测周期法测频时,频率计算公式:N
K f T fx x 01==
对其微分得到()()N N dN x f x df 111±==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=δ(3-4) 又x f K f N 0=,所以K
f f x 01±=δ(3-5)N dN 为量化误差。
待测信号的周期测量值通过浮点数数学运算变换成频率值,这时的误差来源于浮点数数学运算和数制之间的转换所带来的误差。
四、系统软件设计
4.1.软件程序设计特色
采用组合测频率,低频时采用测周法,高频时采用直接测频法。
低频时,利用T1对信号的一个周期进行计数(cnt ),利用PI/O 口的对电平跳变沿敏感并产生中断来确定信号的周期长度,设T1的时钟为T,则信号的频率f=1/(cnt.T);高频时,T0为计数模式,T1采用定时模式,T1定时为2秒,将信号作为T0的外部输入时钟,T0在T1的2秒时间内对信号周期进行计数(cnt ),信号频率f=cnt/2。
4.2.程序流程图
如附件图3所示:
五、系统仪器
六、设计遇到的问题及解决方案
6.1硬件部分
在设计波形变换电路时,选用迟滞比较器、施密特触发器和过零比较器这三种电路中哪一种来实现波形转换,有些不确定。
但是经过逐次仿真来验证,最后选用由LMV393组成的过零比较器。
6.2软件部分
开始使用测频法,高频时较精确,但低频时误差较大。
后来采用组合法测频,即低频时采用直接测量信号周期,频率较高时采用测频法,提高了测量精度。
七、总结
本设计以MSP430G2553为测量控制核心,以LMV393作为外围波形转换电路,将输入正弦波转换为方波,然后再由MSP430G2553单片机进行定时1s 内,计产生方波的个数。