頻率范圍量程擴(kuò)展電路

頻率范圍量程擴(kuò)展電路

按照上述方法所設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)電路，測(cè)量的最高頻率只能為9.999kHz，完成一次測(cè)量的時(shí)間約1.25s。若被測(cè)信號(hào)頻率增加到數(shù)百千赫茲或數(shù)兆赫茲時(shí)，則需要增加頻率范圍擴(kuò)展電路。

頻率范圍擴(kuò)展電路如圖3所示，該電路可實(shí)現(xiàn)頻率量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。其工作原理是：當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率升高，千位計(jì)數(shù)器已滿，需要升量程時(shí)，計(jì)數(shù)器的最高位產(chǎn)生進(jìn)位脈沖Q3，送到由74LS92與兩個(gè)D觸發(fā)器共同構(gòu)成的進(jìn)位脈沖采集電路。第一個(gè)D觸發(fā)器的1D端接高電平，當(dāng)Q3的下跳沿來到時(shí)，74LS92的Q0端輸出高電平，則第一個(gè)D觸發(fā)器的1Q端產(chǎn)生進(jìn)位脈沖并保持到清“0”脈沖到來。該進(jìn)位脈沖使多路數(shù)據(jù)選擇器74LS151的地址計(jì)數(shù)器74LS90加1，多路數(shù)據(jù)選擇器將選通下一路輸入信號(hào)，即比上一次頻率低10倍的分頻信號(hào)，由于此時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器的輸入脈沖的頻率比被測(cè)頻率低10倍，故要將顯示器的數(shù)乘以10才能得到被測(cè)頻率值，這可以通過移動(dòng)顯示器上小數(shù)點(diǎn)的位置來實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，若被測(cè)信號(hào)不經(jīng)過分頻（100輸出），顯示器上的最大值為9.999kHz，若經(jīng)過101分頻后，顯示器上的最大值為99.99 kHz，即小數(shù)點(diǎn)每向右移動(dòng)一位，頻率的測(cè)量范圍擴(kuò)大10倍。
進(jìn)位脈沖采集電路的作用是使電路工作穩(wěn)定，避免當(dāng)千位計(jì)數(shù)器到8或9時(shí)，產(chǎn)生小數(shù)點(diǎn)的跳動(dòng)。第二個(gè)D觸發(fā)器用來控制清“0”，即有進(jìn)位脈沖時(shí)電路不清“0”，而無進(jìn)位時(shí)則清“0”。
當(dāng)被測(cè)頻率降低需要轉(zhuǎn)換到低量程時(shí)，可用千位（最高位）是否為零來判斷。在此利用千位譯碼器74LS48的滅零輸出端RBO，當(dāng)RBO端為零時(shí)，輸出為零，這時(shí)就需要降量程。因此，取其非作為地址計(jì)數(shù)器74LS90的清“0”脈沖。為了能把高位多余的零熄滅，只需把高位的滅零輸入端RBI，同時(shí)把高位的RBO與低位的RBI相連即可。由此可見，只有當(dāng)檢測(cè)到最高位為“0”，并且在該1秒鐘內(nèi)沒有進(jìn)位脈沖時(shí)，地址計(jì)數(shù)器才清“0”復(fù)位，即轉(zhuǎn)換到最低量程，然后再按升量程的原理自動(dòng)換檔，直到找到合適的量程。若將地址譯碼器74LS138的輸出端取非，變成高電平以驅(qū)動(dòng)顯示器的小數(shù)點(diǎn)h，則可顯示擴(kuò)展的頻率范圍。