专利名称：一种频率测量及频率跟随电路的利记博彩app
技术领域：
一种频率测量及频率跟随电路，属于电子技术领域，涉及频率测量技术领域，主要应用 于对60Hz以下频率的周期性交流电路的频率测量和频率跟随。
背景技术：
目前，在对周期性交流信号进行采样的电路都采用直接采样的方法，即釆用固定频率的 采样信号对周期性交流信号进行采样，单位时间内采样点数是相同的。当被测量的周期性交
流信号的频率发生变化时，会使得每个周期中信号的采样点数发生变化当被测信号频率减 小时， 一个周期中的采样点数会增加；当被测信号频率增加时， 一个周期中的采样点数就减 小。
对周期信号的有效值计算， 一般采用的都是固定采样点近似还原的方法，这种算法的主 要特点是运算简单，缺点是要求在一个被测信号周期中的采样点数固定。如果在被测信号频 率发生波动的情况下，不能保证在一个周期中的采样点数保持不变，也就不能保证在这种情 况下的采样精度。
此外，在测量低频信号频率的方法中， 一般采用传统的测周法，即测量一个周波的时间。 其工作原理如图l所示，即在从一个周期的开始点tl开始计时，到下个周期的开始点t2结束计 时，通过计算tl-t2的时间差来计算被测信号的频率。在实际的电路设计中对于信号周期小于 l秒的信号要十分精确地在一个周期内计时是难以做到的，因此采用测周的方法测量信号频 率，其精度较低。
另外有一种测量低频信号频率的方法，即脉冲计数法，其工作原理如图2。对于像220V 交流电这种频率只有50赫兹左右的信号要想达到较高的精度所花的时间又较长，很难准确反 映被测信号的实时频率变化情况，如果我们要想测量精度达到1/1024，则需要花费20. 48秒， 对于一个实时系统这显然太长了 。
发明内容
本实用新型提供出一种电路，它能快速、准确地测量低频信号频率；同时，若采用这种 电路的输出信号作为采样电路的采样信号，能达到频率跟随的目的，从而可以实现在周期性 被测信号频率发生变化时仍能保证采样精度。
本实用新型详细技术方案为一种频率测量及频率跟随电路，如图3所示，包括信号采样电路、低通滤波电路、脉沖整 形电路和倍频电路。所述信号采样电路对被测低频信号进行采样；所述低通滤波电路对被测 低频信号的采样信号进行滤波，剔除被测信号中的高频干扰；所述脉冲整形电路把经滤波后 的被测低频信号的采样信号变为和被测低频信号频率同步的方波脉冲信号；所述倍频电路把 由脉冲整形电路送入的低频方波脉冲变为需要的倍频脉冲输出信号。该频率测量及频率跟随 电路特征在于，所述信号采样电路、低通滤波电路、脉冲整形电路和倍频电路依次相连。
所述信号采样电路为信号跟随电路，如图5所示，由电阻(Rvl、 R2、 R3、 R105、 R59、 R34和R32)、电压互感器TV1、和运算放大器DA构成；被测低频信号接到采样电阻Rvl两端，通 过电压互感器TV1将交流信号耦合到测量电路中，根据被测信号的大小改变电阻R2和R3的值进 行限流；电阻R105也是采样电阻，它把电流信号变成电压信号；由运算放大器DA和电阻(R32、 R34、 R59)构成信号跟随电路，其作用是提高输入阻抗，减小电路内部阻抗对输入信号的影 响。
所述低通滤波电路为二阶低通滤波器，由运算放大器DB、电阻(R38、 R46和R47)以及电 容(C6、 C7)构成，其主要作用是滤除输入信号中的高频谐波，避免谐波信号影响后续输出 脉冲。
所述脉冲整形电路由运算放大器DC、电阻(R54、 R55、 R56、 R57和R58)、 二极管(V9、 VIO)、 电容C18和反相器D1构成；其中，运算放大器DC和电阻(R54、 R55、 R56、 R57和R58)构成零 比较电路，将输入的交流信号变为直流脉冲信号，当输入信号处在正半周时电阻R58输出高电 平，当输入信号处在负半周时电阻R58输出零电平；二极管(V9、 V10)起一个电压限幅的作用， 将输入电压限制在0-5V的TTL电平范围内；通过反相器D1将输入信号进行整形成为标准的方波 脉冲。
所述倍频电路由以锁相环电路MC4046为核心的锁相环电路和以计数器MC4020为核心的计 数器电路组成，根据需要可以输出输入信号的2倍频到2048倍频的信号。
在本实用新型所述的电路中由于被测信号是整个电路的激励源，因此，它也可以做到很 好的频率跟随效果。当它用在频率测量时由于它最高可以倍频到被测信号的2048倍，因此其 频率测试精度可以达到1/2048，而时间只需要一个周波的时间。如果把倍频后的输出信号作 为交流采样电路的采样信号，由于它是由被测信号倍频出来的，采样脉冲的频率会随则被测 信号的频率变化而变化，因此对每个周期的采样点数不会因为被测信号的频率变化而变化， 从而保证了测量精度和信号频率的无关性。
本实用新型的有益效果是利用本发明所述的频率测量及频率跟随电路，能快速、准确 地测量低频信号频率；同时，若采用这种电路的输出信号作为采样电路的采样信号，能达到
频率跟随的目的，从而可以实现在周期性被测信号频率发生变化时仍能保证采样精度。
图l是测周法测量信号频率的原理图。
图2是脉冲计数法测量信号频率的原理图。 图3是本实用新型所述的频率测量及频率跟随电路的原理框图。 图4是本实用新型所述的频率测量及频率跟随电路的电路图。 图5是本实用新型所述的频率测量及频率跟随电路的信号采样电路图。 图6是本实用新型所述的频率测量及频率跟随电路的低通滤波电路和脉冲整形电路图。 图7是本实用新型所述的频率测量及频率跟随电路的倍频电路图。
具体实施方式
一种频率测量及频率跟随电路，如图3、图4所示，包括信号采样电路、低通滤波电路、 脉冲整形电路和倍频电路。所述信号采样电路、低通滤波电路、脉冲整形电路和倍频电路依 次相连。所述信号采样电路对被测低频信号进行采样；所述低通滤波电路对被测低频信号的 采样信号进行滤波，剔除被测信号中的高频干扰；所述脉冲整形电路把经滤波后的被测低频 信号的采样信号变为和被测低频信号频率同步的方波脉冲信号；所述倍频电路把由脉冲整形 电路送入的低频方波脉冲变为需要的倍频脉冲输出信号。
所述信号采样电路如图5所示，由七个电阻、 一个电压互感器TV1和一个运算放大器DA构 成；由第一采样电阻Rvl、第一限流电阻R2、第二限流电阻R3和电压互感器TV1的初级线圈构 成闭合回路，被测低频信号接到采样电阻Rvl两端；第二采样电阻R105与电压互感器TV1的次 级线圈并联后一端接地，另一端通过第五电阻R59接运算放大器DA的正向端，运算放大器DA 的负向端通过第六电阻R34接其输出端，运算放大器DA的输出端通过第七电阻R32输出采样信 号。
所述低通滤波电路如图6所示，为一个二阶低通滤波器，由一个运算放大器DB、两个电阻 和两个电容构成；采样电路输出的采样信号通过第一电阻R38接运算放大器DB的正向端，同时 通过第一电容C7接运算放大器DB的输出端；运算放大器DB的负向端通过第二电阻R46接地，同 时通过第三电阻R47接运算放大器DB的输出端；运算放大器DB的输出端输出低通滤波信号。 所述脉冲整形电路如图6所示，由一个运算放大器DC、五个电阻、两个限幅二极管、 一个 电容C18和一个反相器D1构成。其中，运算放大器DC和五个电阻构成零比较电路低通滤波信 号通过第一电阻R54接运算放大器DC的正向端；运算放大器DC的正向端通过第二电阻R55与第 五电阻(R58)相连，其负向端通过第三电阻R56接地，其输出端通过第四电阻R57接第二电阻 R55与第五电阻R58的连接点；第五电阻R58的另一端作为零比较电路的信号输出端。零比较电 路的信号输出端接反相器D1的输入端，同时通过电容C18接地；反相器D1的输入端接第一限幅 二极管D9的正极，第一限幅二极管D9的负极接+5伏电源；同时，反相器D1的输入端接第二限 幅二极管D10的负极，第二限幅二极管D10的正极接地。
所述倍频电路如图7所示，由以锁相环电路MC4046为核心的锁相环电路和以计数器MC4020 为核心的计数器电路构成。
图4一图7中各单元电路及主要元件功能解释如下
图4中由DA,DB,DC完成周期模拟信号的模拟量到数字量的转换，它的功能是把周期模拟量 转换为相同周期的脉冲信号。D15是计数器MC4020，D16是锁相环电路MC4046，由D15和D16组成 倍频电路，通过这个电路可以按照输入信号的2， 4， 8， 16， 32， 64， 128， 256， 512， 1024， 2048倍频率进行输出脉冲，只要根据需要从D15的Q11, QIO， Q9， Q8， Q7, Q6, Q5， Q4， Q3, Q2， Ql取信号。由于输入信号来自于被采样信号，因此当把Q11-Q1的输出作为AD采样的启动 信号时，就做到了对采样信号的频率跟随.此时当外部信号频率发生变化时,在每个周期的信 号采样点会保持不变.其结果是当被采样信号频率发生较大变化时，不会产生额外的测量误 差。
图5中，TV1是电压互感器，它负责把交流信号耦合到测量电路中，根据被测信号的大小 改变R2和R3的值进行限流；R105是采样电阻，它把电流信号变成电压信号；由DA， R32， R34， R59构成信号跟随电路，其作用是提高输入阻抗，减小电路内部阻抗对输入信号的影响。
图6中，由DB， R38， R46， R47， C6， C7构成二阶低通滤波器，其主要作用是滤除输入信 号中的高频谐波，避免谐波信号影响后续输出脉冲。
图6中，由DC， R54， R55， R56， R57， R58构成过零比较电路，其作用是把输入的交流信 号变为直流脉冲信号，其工作原理是当输入信号处在正半周时R58处输出高电平，当输入信号 处在负半周时R58处输出零电平。
图6中，V9， V10起一个电压限幅的作用，通过它可以把输入电压限制在O-5V的TTL电平范 围内，Dl的作用是把输入信号进行整形成为标准的方波脉冲。
图7所示的倍频电路由以D16为核心的锁相环电路和以D15为核心的计数器电路组成，它使 通过IN输入的信号以输入信号2-2048倍的频率输出脉冲信号。其工作原理如下
锁相环电路的一个特点是，可以使输出信号和输入信号频率一致，因此比如说输入D16 的AIN端子的信号频率是50HZ,如果输入的BIN信号频率小于50HZ，贝UD16就会提高V0UT端子的 输出频率，因为V0UT接在计数器D15的CLK端，而BIN接在D15的Q12端，根据计数器的工作原理，
如果想要Q12输出50HZ的脉冲，CLK的输入频率必须为200KHZ， VOUT的输出频率会自动调整到 200KHZ，此时Q11-Q1的输出频率分别为100HZ， 200HZ， 400HZ……IOOKHZ。因此，可以根据需 要从Q1-Qll中选择一个需要的频率进行使用，而这个频率是信号频率的2的N次方倍。
权利要求1、一种频率测量及频率跟随电路，包括信号采样电路、低通滤波电路、脉冲整形电路和倍频电路；被测低频信号经所述信号采样电路采样后通过所述低通滤波电路滤波，滤波后的信号再通过所述脉冲整形电路整形为和被测低频信号频率同步的方波脉冲信号，整形后的方波脉冲信号经所述倍频电路变为需要的倍频脉冲输出信号；其特征在于，所述信号采样电路、低通滤波电路、脉冲整形电路和倍频电路依次相连。
2、根据权利要求l所述的一种频率测量及频率跟随电路，其特征在于，所述信号采样电 路由七个电阻、 一个电压互感器(TV1)和一个运算放大器(DA)构成；由第一采样电阻(Rvl)、 第一限流电阻(R2)、第二限流电阻(R3)和电压互感器(TV1)的初级线圈构成闭合回路， 被测低频信号接到采样电阻(Rvl)两端；第二采样电阻'(R105)与电压互感器(TV1)的次 级线圈并联后一端接地，另一端通过第五电阻(R59)接运算放大器(DA)的正向端，运算放 大器(DA)的负向端通过第六电阻(R34)接其输出端，运算放大器(DA)的输出端通过第七 电阻(R32)输出采样信号。
3、 根据权利要求l所述的一种频率测量及频率跟随电路，其特征在于，所述低通滤波电 路为二阶低通滤波器，由一个运算放大器(DB)、两个电阻和两个电容构成；采样电路输出的 采样信号通过第一电阻(R38)接运算放大器(DB)的正向端，同时通过第一电容(C7)接运 算放大器(DB)的输出端；运算放大器(DB)的负向端通过第二电阻(R46)接地，同时通过 第三电阻(R47)接运算放大器(DB)的输出端；运算放大器(DB)的输出端输出低通滤波信 号。 '
4、 根据权利要求l所述的一种频率测量及频率跟随电路，其特征在于，所述脉冲整形电 路由一个运算放大器(DC)、五个电阻、两个限幅二极管、 一个电容(C18)和一个反相器(Dl) 构成；其中，运算放大器(DC)和五个电阻构成零比较电路低通滤波信号通过第一电阻(R54) 接运算放大器(DC)的正向端；运算放大器(DC)的正向端通过第二电阻(R55)与第五电阻 (R58)相连，其负向端通过第三电阻(R56)接地，其输出端通过第四电阻(R57)接第二电 阻(R55)与第五电阻(R58)的连接点；第五电阻(R58)的另一端作为零比较电路的信号输 出端；零比较电路的信号输出端接反相器(Dl)的输入端，同时通过电容(C18)接地；反相器 (Dl)的输入端接第一限幅二极管(D9)的正极，第一限幅二极管(D9)的负极接+5伏电源; 同时，反相器(Dl)的输入端接第二限幅二极管(D10)的负极，第二限幅二极管(D10)的 正极接地。
5、根据权利要求l所述的一种频率测量及频率跟随电路，其特征在于，所述倍频电路由 以锁相环电路MC4046为核心的锁相环电路和以计数器MC4020为核心的计数器电路组成，其输 出信号为输入信号的2倍频到2048倍频的信号。
专利摘要一种频率测量及频率跟随电路，属于电子技术领域，涉及频率测量技术领域，主要应用于对60Hz以下频率的周期性交流电路的频率测量和频率跟随。整个电路由依次相连的信号采样电路、低通滤波电路、脉冲整形电路和倍频电路组成。被测低频信号通过信号采样电路后经低通滤波电路滤波；滤波后的被测低频采样信号经脉冲整形电路变为和被测低频信号频率同步的方波脉冲信号；方波脉冲信号最后经倍频电路变为需要的倍频脉冲输出信号。利用本实用新型所述的频率测量及频率跟随电路，能快速、准确地测量低频信号频率；同时，若采用这种电路的输出信号作为采样电路的采样信号，能达到频率跟随的目的，从而可以实现在周期性被测信号频率发生变化时仍能保证采样精度。
文档编号G01R23/10GK201004079SQ200520036719
公开日2008年1月9日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者军 杨 申请人:电子科技大学