指針式萬用表頻率測量方法

指針式萬用表頻率測量方法
想要使用萬用表測量頻率，可以將頻率轉換成電壓來測量。某些新型的指針式萬用表具有頻率測量功能。需要說明的是，如果想要測量頻率，必須將被測頻率轉換成直流電壓信號，完成頻率轉換。

下麵我們來介紹一種頻率測量方法。本方法使用一個指針式萬用表（滿量程為200mV的直流毫伏表）和一個頻率/電壓轉換器。可疑測量10Hz~20kHz範圍的頻率，測量準確度可達2%，被測頻率信號有效值為50mV~10V。

一、測量原理

首先，利用頻率/電壓轉換器把被測的頻率信號轉換成直流電壓，然後送到2.5V電壓檔。測量電路如下圖所示，該電路主要包含運算放大器TL061，CMOS六反相器CD4069，CMOS定時器ICM7555.

其中IC1作為電壓放大器，IC2起到整形與緩衝的作用，IC3構成頻率/電壓轉換器。

二、元器件作用詳解

輸入頻率信號經限流電阻R1加至IC1的同相輸入端，利用IC1做開環電壓放大。VD1和VD2為輸入級雙向限幅二極管，可將輸入電壓限製在0.7V左右，起到保護作用。C1為隔直電容R3和R4是偏置電阻，可將反相器F1的工作點偏置在電源電壓的中點：（（U+）-（U-））/2=E/2=4.5V。F1、F2起到整形作用，使放大後的信號變成沿口陡峭的矩形脈衝，以便於進行頻率/電壓轉換。F2的輸出信號經C2耦合到ICM7555的第2腳。R5和R6也是偏置電阻，因為IC3的電源取自ICL7106的U=與Ucom自己，故其第2腳的工作點是（（U+）-（Ucom））/2=E/2=1.4V。

考慮到經多級放大整形後頻率信號的沿口很陡，耦合電容C2僅為10pF，目的是減小時間常數。如果C2的容量過大，則讀數趨於穩定的時間將大為延長。為保證頻率/電壓轉換能持續進行，ICM7555的複位端接U+，使電路總不複位。控製電壓端（第5腳）懸空不用。R7為定時電阻，C3是定時電容。ICM7555在這裏做單穩態觸發器使用，觸發脈衝為低電平有效。ICM7555內含有兩個比較器和一個RS觸發器。當第2腳輸入電平從負跳變到U+/3時，RS觸發器翻轉，OUT=1，此時U+通過R7對C3充電，當Uc3=2/3U+時，RS觸發器再次翻轉，OUT=1，這樣每觸發一次第2腳，就從第3腳輸出一個正向脈衝。設高電平脈衝寬度為t(s)，則：

從第3腳輸出的脈衝序列通過R8，RP和R9分壓，再經C4，R10，C5濾波，獲得平均值電壓。因為t是固定的，所以觸發頻率f越高，在單位時間內產生的脈衝數也越多，由此獲得/U0越大。這表明/U0與f嚴格成正比，這就是利用ICM7555實現頻率/電壓轉換的原理。
RP為校準電位器，調整它可使儀表直接顯示出頻率值。