频率计数器的六种测量方法汇总

同步天下
2020-05-13
来源:原创

频率计数器常用测量方法有直接测频法、多周期同步测频法、模拟内插法、差拍法、双混频法和频差倍增法等六种,各种方法的应用场景以及实现方法都不同,工程师可以根据实际情况选择不同的频率测量方法,希望下面的汇总对大家有帮助。

频率测量.jpg

1、直接测频法

直接测频法也叫直接计数法,是一种频率测量理论中最简单、快速的测量方法。

在确定的时间闸门信号内,系统分别对待测信号和参考频率信号的脉冲个数进行计数,利用频率和时间(即周期)数学上的倒数关系来计算输入待测信号的频率(或周期),根据被测信号的频率大小、时间闸门的长短和测试精度的要求来选择参考信号的频率大小。

1)测频法

由时基信号形成闸门,对被测信号进行计数。当闸门宽度为1s时可直接从计数器读出被测信号频率。计数值存在正负一个脉冲的误差是可能的,故此法的绝对误差就是1Hz(对1s宽的闸门而言)。其相对误差则随着被测频率的升高而降低,故此法适于测高频而不适于测低频。

2)等精度测频

设置两个同步闸门,同时对被测信号和时基脉冲进行计数。两个计数值之比即等于其频率比。可让闸门起点和终点均与被测脉冲正沿同步,则可消除被测计数器的正负一个脉冲的误差,使其误差与被测频率无关,达到等精度测频。

3)测周期法

由被测信号形成闸门,对时基脉冲进行计数。当闸门宽度刚好是一个被测脉冲周期时可直接从计数器读出被测信号的周期值(以时基脉冲个数来表示)。该法的绝对误差是一个时基周期。其相对误差随着被测信号周期的增大而降低,故此法适于测低频(周期长)而不适于测高频(周期短)。

2、多周期同步测频法

多周期同步测频法是基于测周期法的,被测频率源信号和参考门时共同产生计数闸门,闸门时间:T为待测信号周期的整数倍,系统在同一时间闸门r内对输入待测信号a和参考信号同时进行计数。在时间r内,两个计数器分别记录待测信号的脉冲个数队和参考信号的脉冲个数,多周期同步测频法的系统测量分辨率与输入待测信号的频率大小无关,与计数器计数的闸门时间长度和参考信号的频率大小有关,可以提高一定的测量精度。

3、模拟内插法

模拟内插法在多周期同步法测频的结构上增加了两个内插器,分别用于测量闸门开启时刻和闸门关闭时刻的被测信号与参考信号的不同步时间,然后计算被测信号的频率,减小±1个字的计数误差带来的影响。

4、差拍法

差拍法是一种频标比对时常用的测频方法,基本原理是下变频和周期计数,差拍法将被测信号乂和参考信号进行混频,以得到待测信号相对于参考信号的频差信号,再利用计数器对这个相对于待测信号频率低得多的频差信号进行计数,实现频率的测量。

5、双混频法

双混频法测频就是将被测源信号和参考源信号分别与公共源信号差拍得到两路差拍信号,两路差拍信号的相对时差起伏中包含着被测源和参考源的相对频率起伏。双混频法测频的系统结构不要求公共源具有特别低的噪声和精度,通过双平衡测量,两个通道间差拍信号的比较能抵消系统的共有误差。但实际应用中,

两路通道间器件参数只能做到尽量一致,不能做到完全抵消。

6、频差倍增法

频差倍增法进行频率测量主要分为两种方式:第一种方法是直接倍频法,利用倍频电路,将输入待测频率信号直接M倍频,再用高频计数器对倍频后的信号进行计数,测量输入信号的频率;第二种方法是多级倍频法,将输入待测频率信号和参考频率信号两路信号进行多次倍频和混频,得到它们之间的频差信号再进行测量。



总结

直接测频法方法简单,但是对输入信号的频率有限制,测量精度不高;模拟内插法精度高但是电路设计复杂;差拍法和双混频法的测量精度容易受噪声和参考源影响;频差倍增法测量精度高,设计复杂。我公司生产的SYN5636型高精度通用计数器混合使用了上述几种测量方法,使得计数器精度达到12位/s。

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