簡化頻率比測量的方便電路

要很多儀器系統(tǒng)中，兩個頻率比值比兩個單獨(dú)的頻率更人意義。其中一種應(yīng)用是比值量度電容傳感器，所產(chǎn)生的兩個頻率F1和F2反比于電容C1和C2。
然而，不需要昂貴的計(jì)算器件來確定頻率比。本文所示的簡單電路（圖1）可非常精確地?fù)?dān)當(dāng)此工作。而且，它提供的輸出電壓可以直接用數(shù)字面板表或數(shù)字電壓表讀出。
下面說明電路工作。計(jì)數(shù)器（IC1，CD4017BE）與分頻F1（F1<F2）， 產(chǎn)生頻率Fd（F1=5Fd）。Fd和F2分別定時D觸發(fā)器FFa和FFb（IC2）CD4013BE）。
每個Fd時鐘的正沿置位FFa（圖2）。F2時鐘的下一個正沿轉(zhuǎn)移Qa輸出的邏輯1電平到Qb輸出?，F(xiàn)在，F(xiàn)Fa復(fù)位。Qb輸出保持高態(tài)直到F2時鐘的下一個正沿轉(zhuǎn)移Qa輸出的邏輯0電平到Qb輸出為止。因此，在Qb輸出所產(chǎn)生的脈沖Qb脈沖寬度等1個F2時鐘脈沖的周期。
因?yàn)镕d和F2彼此不是同步的，所以Qb脈沖的正沿保持Fd時鐘沿變化。但保持Fd<0.5F2將保斑點(diǎn)Qb脈沖在1個Fd時鐘周期到1個時鐘周期間不漏失。因此，每個Fd時鐘產(chǎn)生1個Qb脈沖。Qb脈沖約占空比由下式給出：
=脈沖寬度/周期=1個F2 時鐘脈沖周期/1個Fd時鐘脈沖=Fd/F2
由于觸發(fā)器IC是CMOS器件，所以脈沖在地和VDD之間開關(guān)轉(zhuǎn)換。積分器（R1C1）平均為Qb脈沖，給出輸出V0=VDD