方波計算頻率

h198877914

想請問一下

假設有一個輸出方波，但不知道他的頻率

有沒有什麼元件，讓方波通過之後，能計算出他的頻率?

假設 一個正弦波通過一個施密特觸發器之後，會輸出方波

那麼方波可以通過什麼電路或元件之後，可以計算出他的頻率

jason680

counter + timer

xiaolaba

http://www.8051projects.net/down ... 1-lcd-assembly.html

可以玩的

duke83

很簡單，計數器、邏輯閘與標準時基就構成一個頻率計數器。

標準時基產生一秒的精確時間去給邏輯閘做成的數位開關，測量信號經過一秒的數位開關後計數器計算有幾個上升或下降邊緣後就是該信號的頻率。
測量頻率的精確度完全取決於該時基的精確度與穩定度。

ciko.ciko

電表附帶計頻器功能/專業用計頻器

h198877914

duke83 發表於 2014-10-22 06:38 PM
很簡單，計數器、邏輯閘與標準時基就構成一個頻率計數器。

標準時基產生一秒的精確時間去給邏輯閘做成的數 ...

請問用NE555這個元件 可以嗎?

還是除了NE555之外 還要其他的元件一起?

duke83

h198877914 發表於 2014-10-23 11:45 AM
請問用NE555這個元件 可以嗎?

還是除了NE555之外 還要其他的元件一起?

555 產生不了精確的時間，要用石英振盪器並除頻到一秒的時間。

您要測量到多高的頻率，並希望精確度有多少？

h198877914

duke83 發表於 2014-10-23 01:43 PM
555 產生不了精確的時間，要用石英振盪器並除頻到一秒的時間。

您要測量到多高的頻率，並希望精確度有多 ...

我想要測量的頻率 沒有太高

我平常大概都用60HZ而已

所以 我想我要測量的 不會太高

那這樣可以使用555嗎?

jason680

h198877914 發表於 2014-10-23 11:45 AM
請問用NE555這個元件 可以嗎?

還是除了NE555之外 還要其他的元件一起?

先開規格,後想方案...

duke83

h198877914 發表於 2014-10-23 01:56 PM
我想要測量的頻率 沒有太高

我平常大概都用60HZ而已

只要算 60Hz 可以用 555 但 RC 時間要校正，R 數值盡量大 C 的數值要小一點，C 要用較穩定的塑料電容。
但即使經過校正還是會有幾％因溫度變化而產生的誤差，但如只要顯示兩位數就沒關係了。

h198877914

duke83 發表於 2014-10-23 02:20 PM
只要算 60Hz 可以用 555 但 RC 時間要校正，R 數值盡量大 C 的數值要小一點，C 要用較穩定的塑料電容。
...

那請問一下

因為555元件 可做成三種型態的電路

1.單穩態多諧振盪
2.非穩態多諧振盪
3.雙穩態多諧振盪

要以哪一種來做計頻器?

scottwang

這個看似簡單,沒有自己去玩過,但還是有一些技術性難度存在.
1. 32768Hz crystal+CD4060 +CD4013 = 1秒時基
2. CD4543(MC14543),CD4553(MC14553) 三位數計數器電路 -- page 7, 3個推動電晶體與3個七節式LED.
3. 1秒觸發與鎖定控制電路.
4. 若欲增加精度至0.1Hz,則再加一個CD4518,將1秒時基除以5再除以2.

duke83

h198877914 發表於 2014-10-23 02:56 PM
那請問一下

因為555元件 可做成三種型態的電路

應該是您得要自己好好想一想這三種有何差異，又哪一種適合這裏的應用。
自己弄清楚才能學到東西，直接跟您講答案您還是會搞不懂。

沒有功能與規格要求，我也不想猜，隨便給的電路都是用不上的。
先看懂這張圖再說。

skyboat0520

找到當年(1992)畫的一張用在測試治具上的圖，截取符合本主題的部份參考看看：

scottwang

duke83 發表於 2014-10-23 04:43 PM
應該是您得要自己好好想一想這三種有何差異，又哪一種適合這裏的應用。
自己弄清楚才能學到東西，直接跟 ...

這張圖是不完整的，利用它設計會出問題。

duke83

scottwang 發表於 2014-10-23 07:01 PM
這張圖是不完整的，利用它設計會出問題。

??? 少了什麼 ???

scottwang

duke83 發表於 2014-10-23 07:04 PM
??? 少了什麼 ???

counter/latch,reset與1秒timebase的相對關係,若沒有加上這個,那counter就無法變成頻率計了.

duke83

scottwang 發表於 2014-10-23 07:38 PM
counter/latch,reset與1秒timebase的相對關係,若沒有加上這個,那counter就無法變成頻率計了. ...

這只是方塊圖，且 Counter 部分也有標 Latch 功能。
實際上這些控制訊號都是從時基電路上取出來，觀念清楚後就知道該怎麼接了。

scottwang

duke83 發表於 2014-10-23 08:34 PM
這只是方塊圖，且 Counter 部分也有標 Latch 功能。
實際上這些控制訊號都是從時基電路上取出來，觀念清 ...

雖然是方塊圖,但還是要加一塊在Counter與時基之間的圖,這樣才是完整的,不然的話,對於沒有做過的人,可能10人裡沒幾個能懂,不然你可以去問看看.

Counter裡的Latch只是讓人知道那裡有個需要去做控制的信號端,至於該怎麼接,並沒有指出相對關係,若你有看過儀器類的書籍,它的方塊圖就會像我說的那樣畫,若有回授的話也會畫出來,像AGC自動增益,如果你把方塊圖看成是軟體裡的流程圖,就會知道我想強調的是什麼了.

jason680

如果只要檢測(交流電源)60Hz....
簡單的方法,應該是MCU(單晶片)
線路元件少,但要會寫簡單的(單晶片)程式...

最後顯示,看需求與應用而定

1. 用 LED(發光二極體),  
  - - - - o + + + + (每一個符號一顆LED)
每一顆LED, 1Hz, o是60, -是59,58,... +是61,62,...
或每一顆LED 0.2Hz, 59.8, 59.6, 60.2, 60.4,...
或百分比...
2. 比較直接讀取則用7段顯示器或LCM(液晶模組)...

duke83

找出多年前做的六位數頻率表的線路圖來，當時沒有電腦可以繪圖所以只有手繪版。
這是當時我的第二台儀器（第一台是指針三用表），還沒就業所以沒有錢可以買現成的只好自己做。
當時在玩 27MHz 的 CB 無線電，所以頻率計對我非常重要。




此圖就有標示這些控制信號的脈波寬度，當然的這些控制信號與所用的計數器 IC 有絕對關係，剛好這個電路也是用 4553/4543 這組 IC。
我需要比較高的頻率精確度所以採用 3.58MHz 的石英晶體，也需要較高的量測頻率範圍所以多了一組除 100 的預除器才能達到 150MHz。
因為有兩組輸入切換與兩檔時基切換所以就又多了小數點顯示與溢位的電路。

現在用的是八位數多功能計頻器與銣原子鐘的時基。

scottwang

duke83 發表於 2014-10-23 11:10 PM
找出多年前做的六位數頻率表的線路圖來，當時沒有電腦可以繪圖所以只有手繪版。
這是當時我的第二台儀器（ ...

想不到你以前沒有用CD4518,而採用4543和4553以減少體積,讚喔.
我是用CD4518和CD4511,74HC390加74HC4040變成可以測到約90Mhz的計頻器,Xtal=10Mhz.

duke83

scottwang 發表於 2014-10-23 11:49 PM
想不到你以前沒有用CD4518,而採用4543和4553以減少體積,讚喔.
我是用CD4518和CD4511,74HC390加74HC4040變 ...

那是我第一次使用 4553/4543，用過後才知他的好用。
其實在做這台之前我花了大把銀子買了一顆 ICM7226 這顆 LSI 要來用，花了我當時好幾千元存了好久的錢。
結果只做一半就不玩了，改作這一便宜又較易取得零件的版本，當時的確有花一些心思將線路減到最少，想要做套件來賺零用錢。
現在有需要的人就拿去用。

ICM7226 算是最簡單的儀器等級的計頻器 IC，現在的價錢也很低，線路簡單又功能多，要 DIY 的人可以考慮。
但為何我後來不用 ICM7226 這 IC？因為我看到更好更優秀的計頻器。
優良的計頻器除了功能多外還有智慧型的特點，這智慧型的計頻器我用邏輯電路就做不出來了。

智慧型計頻器在量測低頻訊號時會自動轉換成時間測量的模式，再倒數轉換成頻率給您看。
這有兩大優點，一是測量時間不需切換到 10 秒那檔，一樣只要短時間就能測到零點幾赫之的訊號。
二是零點幾赫的顯示還是滿滿的有效八位數，真是好用的很。

scottwang

duke83 發表於 2014-10-24 12:09 AM
那是我第一次使用 4553/4543，用過後才知他的好用。
其實在做這台之前我花了大把銀子買了一顆 ICM7226 這 ...

雖然我在一些電路上看過ICM7226這顆LSI,但是沒有用過它,只用到4553/4543而已.

>智慧型計頻器在量測低頻訊號時會自動轉換成時間測量的模式，再倒數轉換成頻率給您看。
這個是coco$堆積而成的,它可能是用程式去完成的,不過用logic ic應該也可以達成相同功能.

>測量時間不需切換到 10 秒那檔，一樣只要一秒的時間就能測到零點幾赫之的訊號。
>二是零點幾赫的顯示還是滿滿的有效八位數，真是好用的很。
這個應該是與tacho meter的技巧一樣的,取樣3秒再乘以20倍,以預估一分鐘的轉速,而計頻儀則是取樣1秒再乘以10,如果時基很準就沒有差很大,否則就會有10倍的誤差值了,雖然不必寫程式同樣可以做到用1秒測10秒的頻率那樣的功能,但是我並沒有那樣做,我是乖乖的用10秒去測.

duke83

scottwang 發表於 2014-10-24 01:16 AM
雖然我在一些電路上看過ICM7226這顆LSI,但是沒有用過它,只用到4553/4543而已.

>智慧型計頻器在量測低頻 ...

這種計頻儀我有，裡面的確是用單晶片與程式去跑出來的，傳統邏輯電路做不出來多位數的倒數運算。

低頻測量的數值是很精確的不是利用取樣預估與乘法，的確是計算前後兩個脈波同是上升或下降邊緣之間的時間再轉換成頻率顯示，我透過原子鐘標準頻率與 GPS PPS 同步信號去驗證過了。

計頻儀使用外部 10MHz 銣原子鐘時基，去測量專用的精確時間用 GPS 接收模組產生的 PPS 信號，一個是 PPS 1Hz 的頻率準確度，二是兩個相同型號 GPS 接收模組之間 PPS 的時間差，計頻儀先使用時間測量模式其數值經手持計算機換算後與頻率測量的數值是相同的。

所以低頻訊號要算時間才會精確其有效位數才會多，頻率測量是給高頻信號用的。
以前的工作是只要讓高頻的頻率準誤差少，現在的工作是要求長時間長到好幾年的時間也要很準。

scottwang

duke83 發表於 2014-10-24 02:11 AM
這種計頻儀我有，裡面的確是用單晶片與程式去跑出來的，傳統邏輯電路做不出來多位數的倒數運算。

低頻測 ...

我有看過朋友有買,不知是銣或銫的原子鐘時基,我知道淘寶有在賣.

>低頻測量的數值是很精確的不是利用取樣預估與乘法，
>的確是計算前後兩個脈波同是上升或下降邊緣之間的時間再轉換成頻率顯示，
>我透過原子鐘標準頻率與 GPS PPS 同步信號去驗證過了。

如果不是預估值,我倒是很想知道如何只用1秒就能知道其它9秒未發生的頻率值?

duke83

scottwang 發表於 2014-10-24 03:13 AM
我有看過朋友有買,不知是銣或銫的原子鐘時基,我知道淘寶有在賣.

>低頻測量的數值是很精確的不是利用取 ...

如果是測試的信號是很準的 1Hz，用傳統計頻儀用 1S Gate Time 來測會得到 1Hz 的顯示數值，用 10S Gate Time 經過 10S 後來測會得到 1.0Hz 的顯示數值。

但如果用多功能計頻儀的時間測量功能來測這個相同的 1Hz 信號會得到 1.0000000 S 的讀數，因為時基是 10MHz 所以一秒的時間此儀器就讀了一千萬次（10 的 7次方）的脈波數，得到有效位數有八位數的讀數，所有的測試時間只要 1S 不需要切換到 10 S 檔位而需等待 10 秒。又如果此測試信號的 1Hz 不穩會飄，連續測量的每秒間讀數都能看到有變化因為這時的解析度是 0.1uS 而不是傳統計頻儀的 1Hz，或 10S Gate Time 時的 0.1Hz 解析度。

再用智慧型計頻儀來測此相同的 1Hz 訊號，基於在輸入低頻訊號時其內部會自動轉換成用時間測量模式來計算，同樣得到 1.0000000 S 的內部讀數在螢幕上以數學運算轉換成  1.0000000 Hz 的顯示讀數。 所以也只要一秒的時間就能得到 0.0000001 Hz 的解析度，相對於傳統計頻儀其解析度能夠提高一千萬倍。如果此測試信號的 1Hz 不穩會飄也能看到顯示的數值每一秒都會變，傳統計頻儀則因為解析度不足什麼都看不到。

不是測量一秒預估九秒的方式，此預估方式也只能提高十倍的表頭解析度，這種方式是每一秒都在計算且每一秒的數值都是精確的。


註：時間測量與頻率測量的原理是相同的，頻率測量是用 Gate Time 來控制測試信號進入的脈波數，時間測量是用測試信號來控制 10MHz 時基進入的脈波數，1S 的 Gate Time 變成 10MHz 的 Time Base 所以解析度大為提高。

h198877914

duke83 發表於 2014-10-23 04:43 PM
應該是您得要自己好好想一想這三種有何差異，又哪一種適合這裏的應用。
自己弄清楚才能學到東西，直接跟 ...

其實我是想學計頻器的電路

就是使用NE555去做計頻器

我的問題是說 只需要555就能做計頻器

還是需要其他很多元件+555才能做成計頻器

這是我不懂的地方

不好意思 因為我對這方面很沒基礎 所以才來這發問

duke83

h198877914 發表於 2014-10-24 03:58 PM
其實我是想學計頻器的電路

就是使用NE555去做計頻器

這帖已經 PO 了幾個個實際的計頻器線路，就是需要許多 IC 元件才能完成工作，單一個 555 當然無法完成。
用單晶片做的線路會簡單很多，但您要有寫程式的基礎才能讓他會工作。

您要了解您錯這個的需求在哪裡？要有什麼樣的功能？要達到什麼規格？否則沒有人能夠幫上您的忙。

skyboat0520

555 適合 Timer、Oscillator、Converter、Driver 之類的應用，Frequency Counter 還是以 μP 或 Logic IC 等來兜電路比較好。