頻率計數器專欄

頻率計數器的六種測量方法匯總

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發表時間:2020-05-13 20:36作者:同步天下來源:原創

頻率計數器常用測量方法有直接測頻法、多周期同步測頻法、模擬內插法、差拍法、雙混頻法和頻差倍增法等六種,各種方法的應用場景以及實現方法都不同,工程師可以根據實際情況選擇不同的頻率測量方法,希望下面的匯總對大家有幫助。

頻率測量.jpg

1、直接測頻法

直接測頻法也叫直接計數法,是一種頻率測量理論中最簡單、快速的測量方法。

在確定的時間閘門信號內,系統分別對待測信號和參考頻率信號的脈沖個數進行計數,利用頻率和時間(即周期)數學上的倒數關系來計算輸入待測信號的頻率(或周期),根據被測信號的頻率大小、時間閘門的長短和測試精度的要求來選擇參考信號的頻率大小。

1)測頻法

由時基信號形成閘門,對被測信號進行計數。當閘門寬度為1s時可直接從計數器讀出被測信號頻率。計數值存在正負一個脈沖的誤差是可能的,故此法的絕對誤差就是1Hz(對1s寬的閘門而言)。其相對誤差則隨著被測頻率的升高而降低,故此法適于測高頻而不適于測低頻。

2)等精度測頻

設置兩個同步閘門,同時對被測信號和時基脈沖進行計數。兩個計數值之比即等于其頻率比??勺岄l門起點和終點均與被測脈沖正沿同步,則可消除被測計數器的正負一個脈沖的誤差,使其誤差與被測頻率無關,達到等精度測頻。

3)測周期法

由被測信號形成閘門,對時基脈沖進行計數。當閘門寬度剛好是一個被測脈沖周期時可直接從計數器讀出被測信號的周期值(以時基脈沖個數來表示)。該法的絕對誤差是一個時基周期。其相對誤差隨著被測信號周期的增大而降低,故此法適于測低頻(周期長)而不適于測高頻(周期短)。

2、多周期同步測頻法

多周期同步測頻法是基于測周期法的,被測頻率源信號和參考門時共同產生計數閘門,閘門時間:T為待測信號周期的整數倍,系統在同一時間閘門r內對輸入待測信號a和參考信號同時進行計數。在時間r內,兩個計數器分別記錄待測信號的脈沖個數隊和參考信號的脈沖個數,多周期同步測頻法的系統測量分辨率與輸入待測信號的頻率大小無關,與計數器計數的閘門時間長度和參考信號的頻率大小有關,可以提高一定的測量精度。

3、模擬內插法

模擬內插法在多周期同步法測頻的結構上增加了兩個內插器,分別用于測量閘門開啟時刻和閘門關閉時刻的被測信號與參考信號的不同步時間,然后計算被測信號的頻率,減小±1個字的計數誤差帶來的影響。

4、差拍法

差拍法是一種頻標比對時常用的測頻方法,基本原理是下變頻和周期計數,差拍法將被測信號乂和參考信號進行混頻,以得到待測信號相對于參考信號的頻差信號,再利用計數器對這個相對于待測信號頻率低得多的頻差信號進行計數,實現頻率的測量。

5、雙混頻法

雙混頻法測頻就是將被測源信號和參考源信號分別與公共源信號差拍得到兩路差拍信號,兩路差拍信號的相對時差起伏中包含著被測源和參考源的相對頻率起伏。雙混頻法測頻的系統結構不要求公共源具有特別低的噪聲和精度,通過雙平衡測量,兩個通道間差拍信號的比較能抵消系統的共有誤差。但實際應用中,

兩路通道間器件參數只能做到盡量一致,不能做到完全抵消。

6、頻差倍增法

頻差倍增法進行頻率測量主要分為兩種方式:第一種方法是直接倍頻法,利用倍頻電路,將輸入待測頻率信號直接M倍頻,再用高頻計數器對倍頻后的信號進行計數,測量輸入信號的頻率;第二種方法是多級倍頻法,將輸入待測頻率信號和參考頻率信號兩路信號進行多次倍頻和混頻,得到它們之間的頻差信號再進行測量。



總結

直接測頻法方法簡單,但是對輸入信號的頻率有限制,測量精度不高;模擬內插法精度高但是電路設計復雜;差拍法和雙混頻法的測量精度容易受噪聲和參考源影響;頻差倍增法測量精度高,設計復雜。我公司生產的SYN5636型高精度通用計數器混合使用了上述幾種測量方法,使得計數器精度達到12位/s。

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