文档介绍：实验六基于Multisim 8的数字频率计 仿真设计
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数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器,它的基本功能是测量正弦信号、方波信号、尖脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量,因此,它的用途十分广泛。
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一、设计目的
1. 掌握Multisim 8的基本操作方法。
2. 熟悉常用MSI组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析方法与逻辑功能;掌握常用MSI组合逻辑器件和时序逻辑器件组成数字小系统的设计和测试方法。
3. 学会使用Multisim 8设计、仿真和调试数字逻辑电路。
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数字频率计的原理框图
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二、数字频率计的基本原理
数字频率计由可控制的计数锁存电路、译码显示电路、石英晶体振荡器及多级分频电路、带衰减器的放大整形电路和闸门电路等4个基本单元电路组成。
由晶体振荡器及多级分频电路得到具有固定宽度T的方波脉冲做门控信号,时间基准称为闸门时间T。宽度为T的方波脉冲控制闸门的一个输入端B。被测信号频率为fx,它的周期为Tx,该信号经放大整形后变成序列窄脉冲,送到闸门另一输入端A。当门控信号到来后,闸门开启,周期为Tx的信号脉冲和宽度T为的门控信号相“与”通过闸门,从闸门输出端C输出的脉冲信号送到计数器,计数器开始计数,直到门控信号结束闸门关闭。
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单稳态1的暂态送入锁存器的使能端,锁存器将计数结果锁存,计数器停止计数并被单稳态2的暂态清零。若取闸门时间T内通过闸门的信号脉冲个数为N,则锁存器中的锁存计数:
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测量频率是按照频率的定义进行的,若T=1s,计数器显示的数字为N,则fx=N。若取T=,则。由此可见闸门时间决定量程,T的大小,可以通过闸门时基选择开关()选择,选择大一些,测量准确度就高一些。
根据被测频率选择闸门时间,闸门时间为1s,被测信号频率通过计数锁存可直接从计数显示器上读出。,则被测信号频率为显示器上读乘以10,其余类推。调试时观测A、B、C、D、E和F各点波形可得一组完整的数字频率计波形,。
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数字频率计波形
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1. 衰减放大整形电路
衰减放大整形电路包括衰减器、跟随器、放大器、施密特触发器。它将正弦波输入信号Vx整形成同频率方波Vo,测试信号通过衰减开关选择输入衰减倍数,衰减器由分压器构成,幅值过大的被测信号经过分压器分压送入后级放大器,以避免波形失真。由运算放大器构成的射级跟随器起阻抗变换作用,使输入阻抗提高。系统的整形电路由施密特触发器组成,整形后的方波送到闸门以便计数。
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2. 石英晶体振荡器和分频器
若石英晶体振荡器()的振荡频率为4MHz,经过分频器,输出频率的周期范围从1us~10s。根据被测信号频率的大小,通过闸门时基选择开关选择时基。时基信号经过门控电路得到方波,其正脉宽时间T控制闸门的开放时间。
晶体振荡器和分频器电路
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