简化频率比测量的方便电路

在很多仪器系统中，两个频率比值比两个单独的频率更有意义。其中一种应用是比值量度电容传感器，所产生的两个频率F1和F2反比于电容C1和C2。
然而，不需要昂贵的计算器件来确定频率比。本文所示的简单电路(图1)可非常精确地担当此工作。而且，它提供的输出电压可以直接用数字面板表或数字电压表读出。



下面说明电路工作。计数器(IC1，CD4017BE)与分频F1(F1 每个Fd时钟的正沿置位FFa(图2)。F2时钟的下一个正沿转移Qa输出的逻辑1电平到Qb输出。现在，FFa复位。Qb输出保持高态直到F2时钟的下一个正沿转移Qa输出的逻辑0电平到Qb输出为止。因此，在Qb输出所产生的脉冲Qb脉冲宽度等于1个F2时钟脉冲的周期。
因为Fd和F2彼此不是同步的，所以Qb脉冲的正沿保持Fd时钟沿变化。但保持Fd<0.5F2，将保证点Qb脉冲在1个Fd时钟周期到1个时钟周期间不漏失。因此，每个Fd时钟产生1个Qb脉冲。Qb脉冲约占空比由下式给出：
h=脉冲宽度/周期=1个F2 时钟脉冲周期/1个Fd时钟脉冲=Fd/F2
由于触发器IC是CMOS器件，所以脉冲在地和VDD之间开关转换。积分器(R1C1)平均Qb脉冲，给出输出V0=VDD×h。注意，电容器C1必须是低漏电型的。保持VDD=5.000V，则得到V0：
V0=5(Fd/F2)=5F1/5F2=F1/F2



此电路工作的频率范围是0.005≤F1/F2≤2.5，频率范围是100Hz≤(F1，F2)≤1MHz，精度0.2%左右(见表1)。对于较高的频率，用计数器IC把频率降到低于1MHz。