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数字频率计设计与仿真

1引言

在现代电子技术中，频率是基本的参数之一，并与许多电子参量的测量方案和测量

结果有密切的关系。因此我们对于频率的认识显得就更为重要。频率的测量方法有很多，

其中数字频率计具有测量精度高、使用方便和测量迅速等优势，是目前测量频率的主要

手段。

Multisim是以Windows为基础的一种仿真工具，适合用于数字电路或者模拟电路

的设计工作。它有直观的捕捉和强大的仿真功能，能够轻松，快速，高效对电路图进行

设计和验证。

输入放十进制计数器

主门

输大器

主门触发

器

显示器

时基振十进制计

荡器数器

图1-1频率计方框图

数字频率计是一种最基本的测量仪器，是通信设备、计算机应用、音频视频设备等

等科研生产领域里不测或缺的测量设备之一，是一种用十进制数字显示被测信号的频率

的数字的测量仪器，迄今为止已经有几十年的发展历史，频率计的基本功能是用来测量

三角波信号、正弦波信号及方波信号等单位时间内变化的物理量。因而其实际运用范围

是很广泛的。在早期，人们对于数字频率计的研究主要表现在扩大测量范围和提高精确

度，而这些技术现在已日却成熟，现在人们对数字频率计又提出很多新的要求，例如价

格低，操作方便，高精度，高稳定度甚至还包括数据处理和分析功能。较老的频率计是

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多芯片同步十进制技术，新型频率计要求芯片的数量要少，这样器件越少的话对于频率

计的技术就会更准确，误差也会越小。一个基本的频率计的方框图如图1-1所示。

而本课题涉及的主要内容是对输入信号的整形，闸门电路控制输入信号，以及对脉

冲的计数，锁存和译码，通过该项设计可以将数字电路和模拟电路的理论知识运用到实

际的设计中去，具有方便快捷，容易测量等特点。

2选择测量方式

信号频率指的是信号在单位时间内周期信号变化的次数，其表达式可写为f=N/T，

其中f指被测信号的频率，N为信号所累计的脉冲的个数，T是产生N个脉冲所需要的

时间参数。该表达式其所记录的结果就是被测信号的频率。如在1s的时间内记录了100

个脉冲，则该被测信号的频率就是100HZ。

对于频率的测量方法大体可以分为两种：一种是直接测频法，就是在一定的测量时

间内测量被测信号的脉冲个数，因此又可称为计数法。该方法是将被测信号经过脉冲形

成电路以后加到闸门电路的一个输入端，只有在闸门被开通的T秒时间内，被测信号的

脉冲才被送到十进制计数器里进行计数。如果在闸门打开的时间为T，计数器在T的

时间内得到的计数数值为N，则被测信号的频率f=N/T，如图2-1所示就是直接测频

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法的测量原理。

计数值N

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被测信号