Digital frekvens räknare (1 / 11 steg)

Steg 1: Beskrivning

En frekvens räknare är en anordning som mäter en periodisk signal och bestämmer frekvensen i Hertz (Hz eller s-1). Men hur gör den det? Om du försöker bestämma hur ofta ett hjul manuellt, kan du följa denna operation:
1. Markera en plats på hjulet, då låta den snurra.
2. starta en timer.
3. räkna hur många gånger plats på hjulet når toppen.
4. stoppa timern.
5. dela antalet rotationer av den tid som passerat medan du räknar.

Resultatet av uppdelningen skulle vara frekvensen av rotation av hjul. Detta bygga faktiskt följer samma steg, men det gör alla operationer automatiskt, upprepade, och det gör faktiskt inte någon matematik. Matten är inbyggd i det sättet frekvens räknaren räknar.

Denna frekvens räknare faktiskt följer dessa steg:
1. skapa en stabil, känd, referera tidsperiod.
2. räkna antalet perioder för den signal du mäter.
3. i slutet av tidsperioden, Visa antalet räknas och räkningen nollställs.

Dessa steg kan slutföras mycket snabbt och upprepande med digital elektronik metoder. Det är en mycket "dumma" process. Riktigheten av utdata frekvensen beror helt på riktigheten av hänvisningen tidsperiod och hastigheten på de cykliska markerna. Använda kvartskristaller oscillatorer, kan vi generera referensperioder med ett fel på cirka 20ppm eller 0,002%. Digital elektronik kan normalt hantera upp till 30 MHz signaler, så detta projekt är faktiskt ganska exakt.

Nyckeln till att hålla någon matematik ur enheten är att göra referensperioderna som bas tio (decimal). Digital elektronik är alla bas två (binära) så behöver vi några marker som låter oss göra vissa decimal konvertering. Vad skulle vara riktigt fin är att bara ha en 1 sekund referensperiod. Sedan vi kunde bara räkna antalet pulser från mätningen i en sekund och Visa det och skulle automatiskt vi Hz. Det är faktiskt vad som händer.

Men det finns bara tre siffror för visning. Hur håller vi displayen från rullande över? Låt säga att vi har en frekvens på 1234 Hz som vi vill mäta. Om vi räknat i en sekund, skulle displayen Visa 234 eftersom det skulle rulla över en gång. Det är inte bra. Men vad händer om vi bara räkna 1/10th av en sekund? Då skulle vi få en sammanräkning av 123 sedan 1234 Hz * 0.1s = 123,4 (4 får rundade, digitala enda erbjudanden i heltal). Om vi vet att vi bara räknar för en tiondel av en sekund, multiplicera vi bara denna räkning av 10 att få 1230Hz. Detta fungerar för högre frekvenser också. Om du vet av storleksordning under referensperioden, kan du bara göra några lätt 10 ^ n multiplikation och få ett betydande-tresiffriga resultat.